一、试样制备与标准
1. 试样尺寸与方向
标准依据：ASTM D3039（聚合物基复合材料）、ISO 527-4（各向异性材料）
推荐尺寸：
长度：250mm（含夹持区）
宽度：15-25mm（单向纤维）、25-50mm（编织布）
厚度：2-4mm（根据层压板实际厚度调整）
纤维方向：
0°（纤维轴向）、90°（横向）、±45°（剪切性能测试）
2. 试样加工要求
切割：水刀或金刚石砂轮切割，避免热影响区。
边缘处理：砂纸打磨至Ra≤3.2μm，消除微裂纹。
加强片：
材质：铝片或玻璃纤维/环氧树脂复合材料
尺寸：50mm×试样宽度，厚度1-2mm
粘接：使用高温固化环氧胶，避免测试时脱粘
二、实验设备与参数设置
| 设备/参数 | 要求 |
|---|---|
| 万能材料试验机 | 量程≥50kN，精度±1% |
| 气动或液压夹具 | 夹面齿纹防滑，压力可调（0.5-2MPa） |
| 引伸计 | 接触式（标距50mm）或非接触式视频引伸计 |
| 加载速率 | 1-2 mm/min（ASTM D3039） |
| 数据采集系统 | 实时记录载荷-位移、应力-应变曲线 |
三、实验步骤
试样安装
将加强片夹持于夹具中，确保试样轴线与加载方向一致（偏差≤1°）。
预加载至50N消除间隙，归零位移传感器。
加载测试
以设定速率连续加载，直至试样断裂。
观察并记录失效模式（纤维断裂、层间剥离、基体开裂）。
数据记录
最大载荷 （N）
标距段应变 （%）
断裂位移 （mm）
四、结果计算
拉伸强度（σ）：
弹性模量（E）：
断裂伸长率（ε）：
五、失效模式分析
| 失效类型 | 特征 | 改进方向 |
|---|---|---|
| 纤维断裂 | 断口整齐，纤维拔出痕迹少 | 提高纤维/基体界面结合强度 |
| 基体开裂 | 裂纹沿垂直于加载方向扩展 | 优化基体韧性或降低孔隙率 |
| 层间分层 | 层间剥离，可见树脂富集区 | 增加层间剪切强度（如Z-pin） |
六、注意事项
对中控制：使用激光对中仪校准，避免偏心加载导致应力集中。
环境控制：温度23±2℃，湿度50±10%（ISO 291）。
数据有效性：
若断裂发生在夹持区或距加强片<10mm，数据无效。
每组有效试样≥5个，剔除偏差＞10%的数据。
七、案例：碳纤维/环氧层压板拉伸测试
参数：试样尺寸200×15×2mm（0°方向），加载速率1mm/min。
结果：
拉伸强度：1500 MPa
弹性模量：120 GPa
失效模式：纤维束断裂（断口呈“扫帚状”）
结论：材料性能符合航空标准（如Boeing BMS 8-276）。
八、引用标准
ASTM D3039：聚合物基复合材料拉伸性能测试
ISO 527-4：塑料-拉伸性能测定（各向异性材料）
GB/T 3354：定向纤维增强塑料拉伸性能试验方法
