摘 要

本文將介紹用于復合材料拉伸性能測試的ASTM D3039五個注意事項。

ASTM D3039測試方法是聚合物基復合材料拉伸測試的最佳選擇，因為它適用于的領域非常廣泛，可用于確定拉伸強度、模量和泊松比的設計允許值。

此外，ASTM D3039可用作復合纖維外包覆應用的質量控制工具。在這些應用中，復合材料覆蓋層應用于混凝土柱，并在現場進行養護，以進行抗震加固。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。

ASTM D3039標準的誕生

幾十年前，復合材料生產商面臨一個問題：當需要測試其產品的強度和安全性時，唯一可用的測試方法是塑料行業制定的標準。因此，各個航空航天公司制定了自己的專有標準來滿足其需求。

為了獲得代表材料的拉伸性能，并努力實現行業標準化，ASTM D30委員會制定了ASTM D3039，這是聚合物基復合材料拉伸試驗的共識標準。自20世紀70年代以來，本規范已發展成為當今使用的最流行的復合材料拉伸試驗標準。

五個注意事項

在開始使用ASTM D3039測試標準進行測試之前，需要考慮一些因素，包括材料類型、面板厚度、試樣加工以及適當的測試控制。

1、了解適用的材料類型

ASTM D3039測試方法專門針對連續纖維增強聚合物基復合材料（即含有增強纖維如碳纖維、芳綸纖維等的聚合物材料）。基體材料包括環氧樹脂、雙馬來酰亞胺（BMIs）、聚酰胺和熱塑性塑料（如PEEK）。

如果材料不是連續纖維增強，那么ASTM D638通常是一種更合適的測試方法。同樣，陶瓷基復合材料通常按照ASTM C1359進行測試，而金屬基復合材料則按照ASTM E8進行測試。

2、試樣厚度

ASTM D3039試樣通常由平板固化板加工而成。理想情況下，面板應介于0.040英寸和0.200英寸之間，具體取決于鋪層設計。

如果材料厚度較厚，試樣在達到材料的真實抗拉強度之前可能在夾持區域或內部發生剪切破壞。如果樣品厚度較小，試樣都會受到其他環境因素的影響，如夾具上的表面應力。

3、試樣加工

正確加工ASTM D3039試樣對于獲得具有低分散性的材料代表性結果至關重要。試樣為矩形，橫截面厚度均勻。

最佳做法是打磨每個試樣的邊緣，以確保平行度和良好的表面光潔度。加工時，纖維方向必須要控制在0.5度范圍內。

4、試樣的標簽

為了準確測定復合材料的抗拉強度，量規區域必須具有幾乎均勻的應力分布。使用端部凸耳有助于以均勻的方式將載荷從夾具引入試樣。

通過仔細對齊的液壓夾具和適當的夾持面，可以更有效地測試編織復合材料、90度膠帶和+/-45度鋪層，而無需使用貼片。零度膠帶薄片試樣最好用錐形片進行測試。無論所使用的凸耳類型如何，試驗機夾具都應伸出試樣凸耳的末端。

5、測試對準和控制

試驗機夾具對準對于通過ASTM D3039試驗獲得準確結果也至關重要。通常使用液壓加載夾具。夾具的對齊通過使用一根帶有9個應變計的桿調整和驗證，確保載荷完全是拉伸的而沒有彎曲。

應變可以用校準的引伸計或應變計測量。雙軸應變測量用于獲得泊松比。整個載荷系可在環境室中加熱或冷卻，因此可從低溫到材料降解溫度表征拉伸性能。