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摘 要

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

本文將繼續(xù)介紹復(fù)合材料拉伸性能、開孔壓縮等性能測試內(nèi)容和方法。

復(fù)合材料的拉伸性能測試

由于具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、更耐用的特點，聚合物基復(fù)合材料（Polymer Matrix Composites，PMCs）的使用越來越廣泛。復(fù)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(guān)鍵。

拉伸試驗傳統(tǒng)上是針對其他材料而設(shè)計的，無法準(zhǔn)確測量PMC的強(qiáng)度，因此出現(xiàn)了ASTM D3039規(guī)范。按照ASTM D3039標(biāo)準(zhǔn)對復(fù)合材料進(jìn)行拉伸試驗可以確定PMC的極限拉伸強(qiáng)度、極限拉伸應(yīng)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(yù)期環(huán)境中如何發(fā)揮作用的重要一步。在暴露于環(huán)境因素后，材料達(dá)到平衡，然后按照ASTM D3039標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。

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

ASTM D3039規(guī)范是連續(xù)高模量纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料最常用的拉伸測試標(biāo)準(zhǔn)。這些復(fù)合材料由聚合物材料制成，其中包含增強(qiáng)纖維（碳纖維或芳綸纖維）和基體材料（如環(huán)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(fù)合纖維外包覆應(yīng)用的質(zhì)量控制工具。在地震區(qū)，包裹用纖維復(fù)合材料被用作混凝土柱的加固材料并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。ASTM D3039測試應(yīng)用的抗拉強(qiáng)度，可以提供證據(jù)證明立柱已按照制造商的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加固。

復(fù)合材料的開孔測試

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

除了測量小夾雜物對材料強(qiáng)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(fù)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(shù)據(jù)。

根據(jù)ASTM D5766進(jìn)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(fù)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(fù)合材料組件中的缺陷。

根據(jù)ASTM D6484進(jìn)行開孔壓縮試驗。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了利用開孔壓縮試驗測量帶有孔的復(fù)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(cè)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(jìn)行填充孔拉伸和壓縮試驗。該方法與開孔測試相同，僅當(dāng)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?？椎拈g隙、緊固件類型、材料硬度和扭矩可能會影響材料的強(qiáng)度特性。