随着碳纤维复合材料在各行各业中越来越广泛地应用，对于其强度和韧性的评估变得越来越重要。作为评估碳纤维复合材料强度和韧性的标准试验方法，ASTM D3039 拉伸试验在行业内有着广泛的应用。

本文小编将介绍 ASTM D3039 拉伸试验的测试性能、试验设备和试样要求等。并着重介绍试验过程中的各种注意事项，以确保试验结果的准确性和可靠性。

测试性能

ASTM D3039 测试是通过对试样（试样）施加拉力并测量试样在应力下的各种特性来进行的。它在万能试验机（也称为拉力试验机）上进行 ，并将英寸磅和 SI 单位结合在一个标准中。ASTM D3039 测量以下拉伸性能：

1、拉伸强度 ——测试过程中施加的最大应力（通常是断裂应力）

2、极限拉伸应变——断裂应变

3、拉伸模量 ——材料在应力作用下可以变形（拉伸）的程度。

4、泊松比：两个纵向应变点（通常与用于模量测定的点相同，即 0.1 至 0.3%）之间的横向应变与纵向应变的变化之比。

5、过渡应变：在材料表现出屈服行为（显示为应力-应变响应的斜率变化）的情况下，过渡应变是发生斜率变化时的应变值。

6、失效模式：必须检查损坏的样本，并且必须通过三字符代码记录它们的失效类型、区域和位置。

用于哪些测试？

ASTM D3039 专门针对用颗粒或短纤维增强的塑料，是用于表征、鉴定和证明这些材料的拉伸性能的最基本测试之一。然而，为了充分表征各向异性和异质复合材料的许多不同机械性能，还需要进行范围广泛的其他测试。任何需要测试复合材料压缩性能的人都应该参考ASTM D695。需要对复合材料进行在线剪切测试的人员应遵循ASTM D3846。D3039 的预配置测试方法以及许多其他复合材料测试方法包含在通用复合材料应用模块中。

试样类型

ASTM D3039 试样为具有恒定横截面的矩形。试样的最小长度等于总夹持长度 + 2 x 宽度 + 标距长度，但建议使用更大的长度以最小化弯曲应力。试样的宽度和厚度应代表散装材料的纤维数量。对于 0⁰ 单向、90⁰ 单向、平衡、对称和随机不连续材料类型，有四种推荐的试样几何形状。ASTM D3039 可用于连续和不连续的纤维增强材料，但层压试样的铺层必须相对于测试方向平衡且对称。

复合材料测试中的常见做法是使用标签来保护试样材料免受夹具损坏。ASTM D3039 不需要标签，但它确实建议在测试单向材料时使用标签。标签可以粘合到样本或通过摩擦（例如砂布）固定到位。

试样测量

测试前必须测量试样的横截面积——这是通过测量标距长度内三个位置的宽度和厚度并取其平均值来完成的。当一个或两个表面不规则时，需要使用带有球界面的千分尺来测量厚度。如果两个表面都是平的，则可以使用带有球或平面界面的千分尺。需要使用带有平砧接口的千分尺或卡尺来测量试样宽度。Bluehill Universal 中的自动试样测量设备功能允许操作员将最多两个设备（千分尺或卡尺）连接到计算机并将数据直接输入到软件中。这消除了输入错误的可能性并提高了效率。

测试设备

夹具和试样对齐

用于夹持复合试样的夹具必须提供足够强且均匀的压力，以防止试样在测试过程中滑动。颌面花纹应与材料相适应，完好无损。在中等应变水平 (>1000µɛ) 下，夹具的对齐应将弯曲应变限制在 3-5% 以内。

适用于 ASTM D3039 的夹具设计包括手动楔形夹具和液压楔形夹具。这两种夹具均采用移动体设计并结合试样定位挡块，以提供对复合材料和其他材料的可靠夹持，同时实现所需的对准。

引伸计

许多不同的设备可用于测量测试期间的应变。最常见的是引伸计，可根据您实验室的需要提供多种不同的选择。最简单的是固定标距2630 夹式引伸计，用于测量轴向应变。操作员必须在每次测试开始时将其直接夹在试样上，并在试样断裂前将其取下。

如果测试泊松比，还必须添加横向引伸计来测量试样整个弹性区域的宽度变化。独立的横向引伸计可用于补充现有的夹式或自动引伸计，或者双轴装置可用于同时测量轴向和横向应变。

横向引伸计

应变片

电阻应变片也可用于在 ASTM D3039 测试期间确定应变。与引伸计不同，应变计是消耗品，可用于测量失效应变。这些量规通常由薄金属箔网格组成，用粘合剂将其粘合到试样上。应变计可用于从低温到 200°C 以上的环境条件，但需要调节才能产生有用的电信号。一个易于使用的适配器可与拉伸试验机中的标准电子设备一起使用。由于复合材料在失效前不会发生实质性变形，因此在 ASTM D3039 测试中，粘合应变片的极端精度有时优于使用引伸计。

计算和结果

在呈现测试结果时，重要的是要确保正确定义术语，以确保符合标准并促进不同实验室之间的数据比较。

1、故障模式

ASTM D3039 要求测试人员记录和报告试样失效的模式和位置。

2、拉伸应力/拉伸强度/极限拉伸应变

拉伸应力是力/平均试样面积，拉伸强度是失效前的最大力/平均试样面积。极限拉伸应变是失效时的应变值。

3、模数

对于具有线性应力-应变响应且应力-应变曲线斜率没有变化的材料，模量定义为 1000 至 3000 µɛ（0.1 至 0.3%）应变范围内的弦模量。如果材料的应力-应变响应显示斜率变化在 1000 至 3000 µɛ（0.1 至 0.3%）范围内，则应使用更合适的应变范围。也可以使用弹性模量的其他定义。

4、泊松比

泊松比通常通过在与用于确定模量的轴向应变范围相同的轴向应变范围内，即 1000 至 3000 µɛ（0.1 至 0.3%）取横向应变与轴向应变的比率来确定。可以使用其他应变范围，泊松比的其他定义也可以。

在总结本文的同时，小编有必要再次强调，ASTM D3039 拉伸试验是评估碳纤维复合材料强度和韧性的重要手段。通过恰当地进行试验并遵循试验规范，我们可以得到准确和可靠的试验结果，从而为我们更好地评估和改进碳纤维复合材料的性能提供重要的依据。如果您对本文还有其他补充，欢迎给我们私信或留言！