ISO 527-4是一項測定纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料拉伸性能的國際測試標(biāo)準(zhǔn)。它涵蓋了各向同性和正交各向異性非單向復(fù)合材料的試驗條件，并參考了ISO 527-1。本文將主要介紹ISO 527-4拉伸試驗的基本要素，包括所需設(shè)備、軟件和樣品的概述。

ISO 527-4主要測試內(nèi)容

為了充分表征各向異性和非均質(zhì)復(fù)合材料，需要進(jìn)行各種不同的試驗。ISO 527-4是對復(fù)合材料進(jìn)行的最基本試驗之一，廣泛用于評估、鑒定和測試其拉伸性能。ISO 527-4可用于具有連續(xù)和不連續(xù)纖維增強(qiáng)體的復(fù)合材料，而ISO 527-5主要是測試單向連續(xù)纖維復(fù)合材料。顆粒或短纖維增強(qiáng)塑料可根據(jù)ISO 527-2進(jìn)行試驗。

ISO 527-4試驗是通過向試樣施加拉力并測量試樣在應(yīng)力下的各種性能來進(jìn)行的。該試驗在萬能試驗機(jī)（也稱為拉伸試驗機(jī)）上以固定十字頭速度進(jìn)行，該速度取決于所選試樣的幾何形狀和試驗類型。

ISO 527-4主要針對復(fù)合材料的拉伸性能進(jìn)行測試，測試主要指標(biāo)包括：

泊松比：0.05%和0.25%應(yīng)變之間橫向應(yīng)變與軸向應(yīng)變變化的比率

彈性模量：試樣應(yīng)力/應(yīng)變響應(yīng)的斜率，通常在0.05%和0.25%應(yīng)變之間確定

拉伸強(qiáng)度下的應(yīng)變：與抗拉強(qiáng)度對應(yīng)的拉伸應(yīng)變

拉伸強(qiáng)度：試驗時施加的最大應(yīng)力（通常為斷裂時的應(yīng)力）

ISO 527-4測試樣品尺寸與測試過程

ISO 527-4定義了三種類型的試樣。1B型為類似“狗骨”型試樣，適用于測試具有熱塑性基體的短纖維增強(qiáng)材料。2類為具有恒定的橫截面的矩形試樣，適用于測試具有熱固性和熱塑性基體的連續(xù)纖維材料。3類試樣與2類試樣相似，但增加了端部接頭，這在復(fù)合材料試驗中很常見，以防止試樣被夾具損壞。

所有試樣必須在試驗前根據(jù)ISO 16012或ISO 23529進(jìn)行尺寸測量。大多數(shù)典型的千分尺應(yīng)適合進(jìn)行這些測量。為了讓測試系統(tǒng)顯示應(yīng)力測量值，而不僅僅是力測量值，測試時需要操作員輸入試樣的橫截面積（厚度和寬度），因為應(yīng)力是通過將施加的力除以試樣的橫截面積（單位為Psi、Pa、kPa、GPa等）來計算的。

雖然剛性試樣的厚度和寬度需要不同的測量精度，但通常使用相同的測量設(shè)備進(jìn)行測量。可以使用圓柱形或矩形測微計頭，前提是它們符合ISO 16012要求的尺寸。

ISO 527-4測試條件

ISO 527-4可在臺式或落地式萬能試驗機(jī)上進(jìn)行。測試碳纖維復(fù)合材料時，通常需要100或250 kN的系統(tǒng)，而30 kN或50 kN的桌面模型系統(tǒng)可能足以測試玻璃纖維復(fù)合材料。

許多不同的設(shè)備可用于在 ISO 527-4 測試期間測量應(yīng)變。當(dāng)與合適的儀器一起使用時，粘結(jié)電阻應(yīng)變計提供了一種確定應(yīng)變計有效面積（通常為幾mm²）以下應(yīng)變的方法。應(yīng)變片通常由有機(jī)背襯上的薄金屬箔網(wǎng)格組成，可用于在從低溫到200°C以上的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行測試。

根據(jù)實驗室的需要，部分設(shè)備還提供了一系列引伸計選項。最簡單的類型是夾持裝置，必須在每次試驗開始時直接夾在試樣上，并在試樣斷裂前移除。固定標(biāo)距2630系列夾式伸長計適用于軸向應(yīng)變的測量。對于需要測量軸向和橫向應(yīng)變以確定泊松比的試驗，可使用雙軸夾式引伸計。

復(fù)合材料通常用于航空航天工業(yè)，因此必須能夠適應(yīng)極端溫度條件。為了模擬這些條件，ISO 527-4試驗可在恒溫室內(nèi)進(jìn)行，其中使用液氮或CO2將溫度室內(nèi)加熱或冷卻至特定應(yīng)用溫度。

最高溫度可達(dá)200°C時，可使用應(yīng)變計或夾持式引伸計。也可使用非接觸式高級視頻引伸計（AVE2），其優(yōu)點是可放置在溫度室外部。AVE2不會與試樣發(fā)生物理接觸，因此在失效前無需從試樣上移除。這樣，在試驗過程中，試驗操作員無需打開和關(guān)閉試驗箱門。

ISO 527-4測試結(jié)果分析

在出示試驗結(jié)果時，重要的是確保正確定義測量術(shù)語，以確保符合ISO 527-4標(biāo)準(zhǔn)，并促進(jìn)不同實驗室之間的數(shù)據(jù)對比。

拉伸應(yīng)力/拉伸強(qiáng)度：拉伸應(yīng)力通過將給定點處的力除以平均試樣面積來確定。試樣的拉伸強(qiáng)度是破壞前達(dá)到的最大拉伸應(yīng)力。

拉伸應(yīng)變/破壞時的拉伸應(yīng)變：拉伸應(yīng)變是通過應(yīng)變測量裝置（應(yīng)變計或引伸計）測量的工程應(yīng)變。拉伸破壞應(yīng)變是與拉伸強(qiáng)度對應(yīng)的應(yīng)變。

模量：模量定義為0.05%和0.25%應(yīng)變之間的應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)斜率，除非材料規(guī)范中給出了替代值。由于模量計算從0.05%應(yīng)變開始，因此對材料施加適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力，以消除因夾持試樣而產(chǎn)生的松弛力或壓縮力，這一點極為重要。其應(yīng)變不得超過材料抗拉強(qiáng)度的0.05%或1%。

泊松比：泊松比通過在用于確定模量（0.05%至0.25%）的相同軸向應(yīng)變范圍內(nèi)，取橫向應(yīng)變變化與軸向應(yīng)變變化的比率來確定。