一文详解复合材料层压板的拉伸测试要点

复合材料层压板在航空航天、汽车、风能及高性能运动器材等行业中发挥着重要作用。由于其各向异性和分层结构，拉伸性能测试是评价复合材料结构强度和设计可靠性的基础环节，复合材料层压板的拉伸性能将直接影响结构承载能力和安全性。

其中，典型的复合材料层压板拉伸性能指标包括：

这些指标不仅用于材料选型，还关系到复材部件的设计裕度、失效模式和寿命预测。

目前，国内主要采用的拉伸测试标准包括 GB/T 3354、GB/T 1447、ASTM D3039、ISO 527-4/5 等，可帮助研发和测试人员选择合适的测试规范，但不同标准对应测试材料类型和要求都有区别。

复合材料层压板拉伸测试看似简单，但细节决定成败。要进行一个可靠、有效的复合材料层压板拉伸测试，关键注意要点涵盖了从准备到报告的全过程。以下为复合材料层压板拉伸测试的核心要点。

首先用户需明确并严格遵守所选标准（如 ASTM D3039、GB/T 3354、ISO 527-4 等）。标准内容对试样尺寸、铺层和数量均有明确规定，任何偏差都会导致数据不可比或无效。

避免边缘损伤：需使用水刀或金刚石砂轮切片机进行切割，避免纤维拉毛或基体烧伤。切割后必须对边缘进行精细打磨（特别针对泊松比测试），从而消除任何微小的缺口或裂纹，这些都是致命的应力集中源。

检查内部缺陷：在粘贴应变片之前，可使用超声波扫描等无损检测方法检查试样内部是否存在分层、孔隙等初始缺陷，如发现试样缺陷应当作废弃处理。

加强片的粘贴目的在于保护试样在夹持端不被压碎或产生剪切破坏，确保破坏发生在中间的平行段。

加强片必须与试样轴心全部对齐，任何歪斜都会引入附加的弯曲应力从而影响弯曲百分比。另外，测试前需确保加强片胶粘剂全部固化，避免测试时加强片脱落。

根据标准选择符合要求的应变源数量，例如 ASTM D3039 和 GB/T 3354 需要至少三个应变源，对此可采用 Instron 扩展应变通道。

应变片：对于复合材料来说，粘贴式电阻应变片是测量模量和泊松比的常见测量手段，能够直接测量试样表面的真实应变。

传统夹持式引伸计： 可满足各标准中关于标距的特定要求。

光学方法辅助：数字图像相关法（DIC）能提供全场应变分布，非常适合研究应变集中和破坏起始，是很好的补充手段。

试样夹持：用户需确保加强片全部包含在夹面内。

消除弯曲：建议使用壳体移动自对中楔形夹具保证对中度。装夹后，可在试样两侧粘贴背对背的应变片，在低载荷下检查弯曲度。

夹持力适中：夹持力过小会导致试样打滑，过大则会压碎试样端部。因此，应按照标准推荐值使用扭矩扳手均匀拧紧夹具。

破坏位置：这是最重要的判断依据。有效的破坏必须发生在平行标距段内或其附近的规定范围内（通常离夹持端一倍宽度以上的位置均为有效）。发生在加强片或夹持处的破坏通常视为无效，数据应舍弃并记录原因。

破坏模式：观察并记录断口形貌。用户应当参考对应标准的要求，并记录在试验结果中。

典型的有效模式包括：