摘 要

在本系列前文《復合材料壓縮性能的測試方法類型及對比》、《復合材料剪切性能和損傷容限的測試內容與方法》中分別介紹了復合材料壓縮性能、剪切性能、損傷容限測試方法。

本文將繼續介紹復合材料拉伸性能、開孔壓縮等性能測試內容和方法。

復合材料的拉伸性能測試

由于具有輕質、高強、更耐用的特點，聚合物基復合材料（Polymer Matrix Composites，PMCs）的使用越來越廣泛。復合材料具有方向性，這不同于金屬和塑料等材料，因此測量方向特性是理解材料性能的關鍵。

拉伸試驗傳統上是針對其他材料而設計的，無法準確測量PMC的強度，因此出現了ASTM D3039規范。按照ASTM D3039標準對復合材料進行拉伸試驗可以確定PMC的極限拉伸強度、極限拉伸應變、拉伸弦彈性模量和泊松比。

將PMC暴露在溫度和濕度下是了解材料在其預期環境中如何發揮作用的重要一步。在暴露于環境因素后，材料達到平衡，然后按照ASTM D3039標準進行測試。

該測試以均勻的方式向樣品施加規定的載荷，并評估材料的反應。ASTM D3039對于了解PMC的耐用性和開發整體更安全的產品至關重要。

ASTM D3039規范是連續高模量纖維增強聚合物基復合材料最常用的拉伸測試標準。這些復合材料由聚合物材料制成，其中包含增強纖維（碳纖維或芳綸纖維）和基體材料（如環氧樹脂、雙馬來酰亞胺BMI、聚酰胺和熱塑性塑料如PEEK）制成。

ASTM D3039的另一個用途是作為復合纖維外包覆應用的質量控制工具。在地震區，包裹用纖維復合材料被用作混凝土柱的加固材料并進行養護。ASTM D3039測試應用的抗拉強度，可以提供證據證明立柱已按照制造商的標準進行加固。

復合材料的開孔測試

復合材料開孔測試（open hole testing），也稱為缺口測試，有助于復合材料設計師了解小夾雜物或損傷如何影響其材料的強度特性。

除了測量小夾雜物對材料強度性能的影響外，開孔壓縮和開孔拉伸是模擬螺栓或鉚接復合材料接頭的有用方法。這些接頭的分析需要軸承、填充孔張力、軸承旁通和缺口壓縮數據。

根據ASTM D5766進行開孔拉伸試驗。開孔拉伸試驗測量的是破壞具有中心孔的復合材料試樣所需的力。ASTM D5766作為一種有效試驗方法，用于模擬復合材料組件中的缺陷。

根據ASTM D6484進行開孔壓縮試驗。該標準規定了利用開孔壓縮試驗測量帶有孔的復合材料試樣的壓縮性能。該試驗方法要求在測試期間使用側支撐夾具，以防止歐拉屈曲，因為唯一可接受的失效模式是在孔處。

按照ASTM D6742進行填充孔拉伸和壓縮試驗。該方法與開孔測試相同，僅當緊固件在孔中時測試材料。在填充孔測試期間，材料通常能承受更大的力。孔的間隙、緊固件類型、材料硬度和扭矩可能會影響材料的強度特性。