摘 要

在本系列前文《复合材料压缩性能的测试方法类型及对比》、《复合材料剪切性能和损伤容限的测试内容与方法》中分别介绍了复合材料压缩性能、剪切性能、损伤容限测试方法。

本文将继续介绍复合材料拉伸性能、开孔压缩等性能测试内容和方法。

复合材料的拉伸性能测试

由于具有轻质、高强、更耐用的特点，聚合物基复合材料（Polymer Matrix Composites，PMCs）的使用越来越广泛。复合材料具有方向性，这不同于金属和塑料等材料，因此测量方向特性是理解材料性能的关键。

拉伸试验传统上是针对其他材料而设计的，无法准确测量PMC的强度，因此出现了ASTM D3039规范。按照ASTM D3039标准对复合材料进行拉伸试验可以确定PMC的极限拉伸强度、极限拉伸应变、拉伸弦弹性模量和泊松比。

将PMC暴露在温度和湿度下是了解材料在其预期环境中如何发挥作用的重要一步。在暴露于环境因素后，材料达到平衡，然后按照ASTM D3039标准进行测试。

该测试以均匀的方式向样品施加规定的载荷，并评估材料的反应。ASTM D3039对于了解PMC的耐用性和开发整体更安全的产品至关重要。

ASTM D3039规范是连续高模量纤维增强聚合物基复合材料最常用的拉伸测试标准。这些复合材料由聚合物材料制成，其中包含增强纤维（碳纤维或芳纶纤维）和基体材料（如环氧树脂、双马来酰亚胺BMI、聚酰胺和热塑性塑料如PEEK）制成。

ASTM D3039的另一个用途是作为复合纤维外包覆应用的质量控制工具。在地震区，包裹用纤维复合材料被用作混凝土柱的加固材料并进行养护。ASTM D3039测试应用的抗拉强度，可以提供证据证明立柱已按照制造商的标准进行加固。

复合材料的开孔测试

复合材料开孔测试（open hole testing），也称为缺口测试，有助于复合材料设计师了解小夹杂物或损伤如何影响其材料的强度特性。

除了测量小夹杂物对材料强度性能的影响外，开孔压缩和开孔拉伸是模拟螺栓或铆接复合材料接头的有用方法。这些接头的分析需要轴承、填充孔张力、轴承旁通和缺口压缩数据。

根据ASTM D5766进行开孔拉伸试验。开孔拉伸试验测量的是破坏具有中心孔的复合材料试样所需的力。ASTM D5766作为一种有效试验方法，用于模拟复合材料组件中的缺陷。

根据ASTM D6484进行开孔压缩试验。该标准规定了利用开孔压缩试验测量带有孔的复合材料试样的压缩性能。该试验方法要求在测试期间使用侧支撑夹具，以防止欧拉屈曲，因为唯一可接受的失效模式是在孔处。

按照ASTM D6742进行填充孔拉伸和压缩试验。该方法与开孔测试相同，仅当紧固件在孔中时测试材料。在填充孔测试期间，材料通常能承受更大的力。孔的间隙、紧固件类型、材料硬度和扭矩可能会影响材料的强度特性。