ASTM D638, proprietà di trazione, materie plastiche
ASTM D638 è il metodo di prova standard per la determinazione delle proprietà di trazione delle materie plastiche non rinforzate e rinforzate. Aiuta a determinare le proprietà meccaniche essenziali, tra cui lo sforzo di trazione, la deformazione, il modulo di trazione, la resistenza alla trazione allo snervamento e alla rottura.
ASTM D638 contiene informazioni sulla forma e sulle dimensioni dei provini, sulle procedure di prova, comprese le condizioni ambientali, e sui requisiti di accuratezza per le macchine di prova e gli estensimetri corrispondenti. Le seguenti informazioni forniscono una descrizione completa. Tuttavia, per garantire che la prova di trazione sia eseguita in conformità allo standard ASTM D638, è essenziale fare riferimento allo standard completo.
Sebbene l'ASTM D638 e la sua equivalente ISO 527-1 / ISO 527-2 siano tecnicamente equivalenti, non forniscono risultati del tutto comparabili, poiché le forme dei provini, la procedura di prova e la determinazione dei risultati differiscono in alcuni aspetti.
Ulteriori informazioni su ISO 527-1 e ISO 527-2
ISO vs. ASTM Standard ASTM per prove di trazione a confrontoObiettivo e valori caratteristiciProvini & DimensioniEseguire un testConfigurazione di provaCondizioni ambientaliAutomazioneFAQDownload
Qual è la differenza tra ASTM D638 e ISO 527-1/2?
ASTM D638 e ISO 527-1/2 sono due standard comunemente utilizzati per testare le proprietà di trazione delle materie plastiche. Mentre l'ASTM D638 presenta una caratterizzazione concreta delle proprietà di trazione, il principio guida dello standard ISO 527 è l'alto livello di riproducibilità dei risultati di prova tra laboratori, aziende e stati.
Qui di seguito alcune importanti differenze tra ASTM D638 e ISO 527:
- ISO e ASTM specificano e consentono l'uso di campioni di dimensioni diverse:
ASTM D638 Tipo I è il provino dumbbell più utilizzato per le plastiche rigide con una lunghezza totale di 165 mm, spessore 3,2 mm (1/8 di pollice) e base di misura 50 mm (2 pollici), è relativamente simile ai comuni spessori dei materiali dei componenti e allo stesso tempo permette una buona accuratezza della misura della deformazione.
Il provino dumbbell consigliato e conforme alla norma ISO 527-2 è il tipo 1A (stampato a iniezione) con una lunghezza totale di 170 mm, uno spessore di 4 mm e una base di misura di 75 o 50 mm. Mentre la norma ASTM descrive cinque tipi di provini, la ISO, per ottenere un elevato grado di precisione comparativa, limita i provini a due tipi. - Anche le velocità di prova e le velocità di deformazione specificate nelle norme possono differire.
- In molti casi, per quanto riguarda l'accuratezza della misurazione della deformazione, la norma ASTM D638 pone requisiti inferiori alla ISO 527.
- Le condizioni ambientali specificate per la prova (come temperatura e umidità) possono variare.
- I requisiti in termini di analisi dei dati e determinazione dei risultati possono differire tra i due standard.
ASTM D638 è lo standard corretto per la mia prova?
Nel campo delle prove sui polimeri, esistono diversi metodi di prova standardizzati per le prove di trazione a seconda del materiale e della forma:
- ASTM D638: prove di trazione su plastiche non rinforzate e rinforzate con fibre corte. Lo standard ASTM D638 si applica a provini con uno spessore da 1,0 a 14 mm (0,55 in.).
- ASTM D882: prova di trazione su film e fogli in plastica con uno spessore inferiore a 1,0 mm (0,04 in). Esistono campioni speciali e un metodo di prova che risponde ai requisiti particolari per il test sui film. I materiali con uno spessore superiore a 14 mm (0,55 in.) devono essere ridotti mediante lavorazione.
- ASTM D412: prove di trazione su gomma vulcanizzata ed elastomeri termoplastici.
- ASTM D1708: prove di trazione su campioni di microtrazione
- ASTM D5323: determinazione del modulo secante al 2% per le geomembrane in polietilene nelle prove di trazione
- ASTM D2290: resistenza alla trazione apparente del cerchio di tubi in plastica
- ASTM D3039: metodo di prova standard per le proprietà di trazione di materiali compositi a matrice polimerica come GRC o CRC. Questi materiali possono avere proprietà molto diverse a seconda della direzione e della struttura del laminato o del tessuto. Pertanto, spesso richiedono campioni e metodi di prova particolari.
- ASTM D3916: determinazione delle proprietà di trazione di aste pultruse in plastica rinforzata con fibre di vetro.
- ASTM D7205: metodo di prova per le proprietà di trazione di barre costituite da compositi a matrice polimerica rinforzati con fibre.
- ASTM D751: prove di trazione su tessuti rivestiti
- ASTM D1623: metodo per prove di trazione per la determinazione delle proprietà di adesione delle plastiche cellulari rigide.
- ASTM D3574 Test E: prove di trazione sulle schiume
- ASTM D897: proprietà di trazione, materie dei legami adesivi
Obiettivo e valori caratteristici dei test di trazione secondo ASTM D638
Durante le prove di trazione secondo ASTM D638 vengono determinati diversi valori caratteristici tipici che descrivono le proprietà meccaniche del materiale da stampaggio o di un campione prelevato da un'area definita su un componente.
- Resistenza a trazione: forza relativa alla sezione trasversale iniziale del provino
- Deformazione: variazione della lunghezza con riferimento alla lunghezza iniziale
- Modulo trazione: gradiente della curva nel diagramma sforzo-deformazione
- Punto di snervamento: resistenza e deformazione nel punto della curva in cui il gradiente è a zero
- Punto di rottura: resistenza e deformazione nel momento della rottura del provino
- Coefficiente di Poisson: coefficiente di contrazione trasversale alla deformazione longitudinale
Test di invecchiamento:
Le prove di trazione secondo ASTM D638 sono un valido strumento per valutare il cambiamento dei valori delle caratteristiche meccaniche di un polimero in seguito all'invecchiamento, alla conservazione a caldo o agli agenti atmosferici. Per questo, i valori caratteristici di un test di trazione sono determinati sia sul prodotto nuovo che dopo periodi di condizionamento e invecchiamento definiti.
Dimensioni provino / tipo provino ASTM D638
I provini usati per le prove secondo ASTM D638 sono così classificati:
- ASTM D638 Tipo I - Il provino più utilizzato è il dumbbell Tipo I, spessore 3,2 mm (1/8 di pollice) e base di misura 50 mm (2 pollici), è relativamente simile ai comuni spessori dei materiali dei componenti e allo stesso tempo permette una buona accuratezza della misura della deformazione.
- ASTM D638 Tipo II - Se utilizzando il provino di tipo I non è possibile produrre una frattura nella parte stretta e parallela del provino, ASTM D638 raccomanda l'uso di un provino di tipo II, in cui la misura in questione è significativamente ridotta.
- ASTM D638 Tipo III - Se attraverso la lavorazione meccanica si riescono a ricavare provini con spessore di materiale superiore a 7 mm, allora si usa il provino di tipo III. Qui, la larghezza della sezione parallela stretta, così come la larghezza della spalla e la lunghezza complessiva, sono potenziate in modo che lo spessore del provino rimanga inferiore alla larghezza. Inoltre, con la lavorazione meccanica è possibile degolare lo spessore di lamierini da 14 mm.
- ASTM D638 Tipo IV - Il provino di tipo IV è ideale per testare i polimeri molto morbidi (ad esempio la gomma) e viene utilizzato quando si confrontano polimeri morbidi e più rigidi.
- ASTM D638 Tipo V - Se è disponibile solo una piccola quantità di materiale, o se direttamente dal componente non si riesce a ricavare un provino più grande, allora si deve ricorrere a un provino di tipo V, che è ridotto in ogni dimensione rispetto al tipo I.
L0Base di misura
L Distanza morsa/morsa
l1 Lunghezza della sezione parallela stretta/diametro interno
l2 Distanza tra le sezioni parallele larghe
l3 Lunghezza totale / diametro esterno
b2 Larghezza del provino nell'area della spalla
b1Larghezza del provino nell’area della base di misura
h Spessore provino
Standard | Tipo provino | Nota | l3 mm | l1 mm | b2 mm | b1 mm | h mm | L0 mm | L mm |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ASTM D638 | Tipo I | Provino preferibile per plastiche rigide | ≥165 | 57±0,5 | 19+6,4 | 13±0,5 | 3,2±0,4 | 50±0,25 | 115±5 |
ASTM D638 | Tipo II | Preferibile quando il tipo I non si rompe nella sezione trasversale stretta | ≥183 | 57±0,5 | 19+6,4 | 6±0,5 | 3,2±0,4 | 50±0,25 | 135±5 |
ASTM D638 | Tipo III | Per campioni di spessore superiore a 7 mm (plastiche rigide e morbide) | ≥246 | 57±0,5 | 29+6,4 | 19±0,5 | 7 ... 14 | 50±0,25 | 115±5 |
ASTM D638 | Tipo IV | Per il confronto tra plastiche rigide e morbide | ≥115 | 33±0,5 | 19+6,4 | 6±0,05 | 3,2±0,4 | 25±0,13 | 65±5 |
ASTM D638 | Tipo V | Provini piccoli ricavati da componenti | ≥63,5 | 9,53 | 9,53+3,1 | 3,18±0,5 | 3,2±0,4 | 7,62 | 25,4±5 |
Procedura di prova secondo ASTM D638: inizia subito la prova con testXpert
Esecuzione del test secondo ASTM D638 con il programma di prova testXpert:
La prova di trazione è uno dei test più eseguiti quando si tratta di prove meccaniche su plastiche e polimeri. La procedura conforme allo standard è descritta in dettaglio nella norma ASTM D638. Le istruzioni passo-passo eliminano la necessità di leggere tutte le pagine della norma e mostrano come sia facile eseguire il test con il 100% di conformità utilizzando il testXpert.
La semplicità e l'efficienza dei test secondo la norma ASTM D638 garantiscono anche un rapido inserimento dei nuovi dipendenti:
- Tutti i valori e i parametri caratteristici definiti nella norma ASTM D638 sono già salvati nel programma di prova standard ASTM D638. La conformità alla norma è garantita eliminando l'oneroso compito di dover studiare lo standard.
- Gli utenti sono guidati passo dopo passo attraverso il test. Gli unici compiti che vedono sullo schermo sono relativi alle loro specifiche competenze, il che è possibile grazie alla funzione user management. Questo garantisce un rapido addestramento per i nuovi dipendenti. Tutti gli utenti eseguono in modo affidabile il test secondo la norma ASTM D638, senza dimenticare alcun passaggio.
- La massima efficienza dei test è ottenuta grazie al collegamento di dispositivi periferici: Quando le dimensioni del campione dal micrometro vengono inviate direttamente al software di prova, si risparmia tempo e si evitano errori di immissione.
Software di prova testXpert Eseguire una prova in 6 passaggi con il testXpert
Macchine di prova per ASTM D638
Per eseguire le prove di trazione secondo la norma ASTM D638, è possibile utilizzare le nostre macchine di prova universali, tra cui: zwickiLine, ProLine e AllroundLine. La macchina di prova più comune ha un carico nominale di 10 kN. Ciò consente di misurare resistenze alla trazione di poco inferiori a 250 Mpa con il provino di tipo I, che di solito è sufficiente per le materie plastiche non rinforzate. Selezionando la cella di carico corrispondente è possibile regolare forze inferiori, mentre per forze maggiori, offriamo telai di carico con carichi nominali elevati.
La normativa ASTM D638 richiede un’accuratezza di misurazione dell'1% per il valore misurato. Questo requisito viene verificato con una taratura secondo ASTM E4 per l'intero campo di misurazione della cella di carico. La qualità di un sistema di misurazione della forza è quindi definita in particolare dall'ampiezza del campo di misurazione su cui l’accuratezza può essere raggiunta. Le macchine di prova ZwickRoell possono raggiungere l’accuratezza di misurazione richiesta da ASTM E4 a partire da 1/1000 del loro campo di misurazione. Ciò significa che è possibile misurare i valori del modulo e dello stress a trazione di molti materiali con la stessa configurazione di prova senza doverla modificare.
Misurazione del provino prima del test secondo ASTM D638
Oltre alle forme dei provini, la norma ASTM D638 descrive anche l'accuratezza con cui devono essere misurate le relative dimensioni.
- La larghezza dei campioni in plastica può essere determinata con un calibro, un micrometro o un dispositivo di misurazione della sezione trasversale.
- Lo spessore dei campioni in plastica viene misurata con un micrometro o un dispositivo di misurazione della sezione trasversale.
- La forza di misura è compresa tra 5 e 15 N, le superfici di misura sono circolari e piane, solitamente con un diametro di 6,35 mm (6,5 mm). Sono possibili altri elementi di contatto.
- La misurazione viene effettuata al centro del provino e all'interno della base di misura. I provini stampati a iniezione vengono misurati entro 5 mm dal centro della base di misura.
- Un difetto di misurazione dello spessore di 0,1 mm produce un errore del 2,5%!
Afferraggi per prove secondo ASTM D638
Quando si eseguono prove secondo ASTM D638, i provini devono essere tenuti saldamente nel sistema di trazione senza scivolare, assicurandosi che non vengano danneggiati da una forza di serraggio eccessiva.
Qui di seguito i diversi principi di funzionamento degli afferraggi:
Afferraggi pneumatici
- Si chiudono semplicemente premendo un pulsante.
- Permettono la trasmissione diretta e senza slittamenti della velocità della traversa, garantendo così una velocità di deformazione costante e riproducibile durante la prova.
- Regolazione precisa della forza di serraggio.
- Ampia gamma di applicazioni per polimeri morbidi e duri
- Sono consigliati se è richiesta un'elevata riproducibilità dei risultati di prova, se si devono testare materiali molto diversi tra loro o se si deve eseguire un gran numero di prove al giorno.
- Sono necessari in combinazione con l'alimentazione automatica dei campioni.
Afferraggi a vite
- Chiusura manuale tramite avvitamento.
- Permettono la trasmissione diretta e senza slittamenti della velocità della traversa, garantendo così una velocità di deformazione costante e riproducibile durante la prova.
- Ampia gamma di applicazioni per plastiche rigide e semi-rigide.
- Adatti quando è richiesta un'elevata riproducibilità dei risultati di prova.
Afferraggi a cuneo
- Chiusura manuale tramite movimento della leva.
- Ideali per prove molto frequenti.
- Durante la prova di trazione, la forza di serraggio viene applicata dal movimento della traversa tramite un effetto a cuneo che riduce la velocità di deformazione sul provino, che a sua volta potrebbe influire sul risultato della prova.
- Adatti per le attività di controllo qualità con bassi requisiti di riproducibilità con i valori misurati da altri laboratori.
Afferraggi a vite/cuneo
- Combinazione del principio della vite e del cuneo; le guancette sono applicate manualmente tramite un movimento a vite e applicano la forza di serraggio durante la prova tramite l'azione del cuneo.
- Utilizzati quando è necessario testare campioni diversi fino a oltre 30 mm di spessore senza cambiare le guancette a cuneo.
Estensimetri per test secondo ASTM D638
I valori da misurare secondo ASTM D638 includono: corsa della traversa, variazione della distanza di serraggio e allungamento del provino misurato direttamente. Per la misurazione della corsa della traversa, ASTM D638 richiede un’accuratezza di ± 10% rispetto al valore misurato. La corsa della traversa è utilizzata soprattutto per la determinazione della deformazione nominale a rottura, per cui le distanze da misurare sono relativamente grandi.
Il modulo di trazione viene determinato con estensimetri a misurazione diretta. L'errore consentito nella determinazione della deformazione è stabilito in 0,0002 [mm/mm]. Ciò corrisponde a un errore di deformazione dello 0,02% o, con una base di misura di 50 mm, a un errore di spostamento consentito di 0,01 mm.
Per la misurazione dei punti di snervamento e degli allungamenti ridotti fino al 20% circa, la norma ASTM D638 richiede la conformità con la classe C secondo ASTM E83. Per allungamenti fino al 10%, ciò significa un valore di errore massimo consentito nella determinazione della deformazione pari a 0,001 [mm/mm], che corrisponde allo 0,1% di allungamento. Per la misurazione di allungamenti superiori, l'errore relativo del rispettivo valore misurato non può superare il ± 1%.
Per la misurazione di allungamenti superiori al 20%, la norma ASTM D638 permette un errore di misurazione relativo del ± 20%, che può essere ottenuto anche tramite estensimetri relativamente semplici.
Estensimetri ZwickRoell per ASTM D638
A seconda delle esigenze, ZwickRoell offre diversi estensimetri, la maggior parte dei quali soddisfa l’accuratezza B-2 secondo ASTM E83:
- VideoXtens non a contatto per misure ottiche non a contatto con alta risoluzione e accuratezza. Il videoXtens ha un ampio campo di misura che raggiunge >100% dalla misura del modulo alle deformazioni del provino. Il fissaggio al provino è automatico. È possibile integrare la misurazione della deformazione trasversale e utilizzare dispositivi di controllo della temperatura.
- makroXtens per la misurazione di sonde meccaniche con risoluzione e accuratezza molto elevate. Il makroXtens ha un ampio campo di misura che raggiunge >100% dalla misura del modulo alle deformazioni del provino. Il fissaggio al provino è automatico. Le misure possono essere eseguite fino alla rottura del provino senza rimuovere i braccetti. È possibile integrare la misura di deformazione trasversale e utilizzare camere climatiche.
- Il multiXtens, con corsa di misura molto ampia fino a 740 mm, combina la misura del modulo di trazione con la misura di deformazioni elevate fino alla rottura del provino. Può essere utilizzato per testare materiali molto diversi, ad esempio plastiche fragili ed elastomeri con allungamenti del provino molto elevati.
- Estensimetro clip-on a fissaggio manuale per la misurazione meccanica con risoluzione e accuratezza davvero elevate. Gli estensimetri vengono fissati al provino dall'operatore prima del test e rimossi manualmente una volta raggiunto lo spostamento massimo di misurazione o prima della rottura del provino. A seconda della versione, è possibile accedere a campi di misura da 2 mm a 25 mm circa.
- Estensimetro meccanico longstroke per la misurazione della deformazione dei provini di medie e grandi dimensioni, adatto per l'allungamento a snervamento e l'allungamento a rottura. Il provino viene fissato automaticamente e la misurazione, fino alla rottura del provino, può essere effettuata senza rimuovere i braccetti
- Estensimetro optical longstroke per la misurazione della deformazione dei provini di medie e grandi dimensioni seguendo le marcature di riferimento riflettenti, adatto per l'allungamento a snervamento e l'allungamento a rottura. Il fissaggio avviene automaticamente, così come la misurazione della distanza del marcatore; la misurazione viene eseguita fino alla rottura del provino.
Requisiti di condizionamento e condizioni ambientali definite secondo ASTM D638
- Per la comparabilità dei risultati di prova è di grande importanza il rispetto delle condizioni ambientali e di condizionamento in relazione a temperatura e umidità.
- Le specifiche per la durata del condizionamento si trovano solitamente all'interno delle normative per le plastiche da testare. Inoltre, i provini utilizzati per test su materiali da stampaggio devono essere tenuti in "atmosfera standard" per almeno 16 ore prima della prova.
- Se le prove vengono eseguite in atmosfera standard, questo si riferisce a un clima normale definito, specificato nella ASTM D618.
Clima temperato: 23 ± 2 °C, 50 ± 10 %rh
Clima subtropicale: 27 ± 2 °C, 65 ± 10 %rh - Le tolleranze corrispondono alla classe 2. Le tolleranze sono dimezzate per la classe 1.
- La temperatura ambiente si riferisce ad un range di temperatura più ampio, tra 18 °C e 28 °C.
- È possibile, inoltre, eseguire prove ad alte o basse temperature, per le quali è possibile stabilire requisiti diversi.
ASTM D638 Prove di trazione a temperature basse o elevate
Lo standard prevede la misurazione dei provini a temperatura condizionata secondo il metodo A dell'ASTM D618. Lo standard ASTM D638, tuttavia, consente deviazioni nei requisiti di condizionamento e misurazione, in modo che le prove possano essere eseguite anche a temperature basse o elevate secondo questo standard.
Per le prove di trazione su materie plastiche secondo la norma ASTM D638 a temperature basse o elevate, ZwickRoell fornisce anche una camera climatica. L'intervallo di temperatura può essere regolato da -80 °C a +360 °C. Il sistema completamente integrato garantisce un funzionamento efficiente, affidabile e semplice durante l'esecuzione delle prove di trazione. Con la soluzione door-in-door, il consumo di azoto e la formazione di ghiaccio sono significativamente ridotti durante i test a basse temperature, in modo che i test possano essere eseguiti in modo più economico.
Più prove allo stesso tempo: aumento del volume dei campioni nel laboratorio delle materie plastiche
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FAQ - ASTM D638
Lo standard ASTM più comune per le prove di trazione sulle materie plastiche è l'ASTM D638. Viene utilizzato per determinare le proprietà di trazione delle materie plastiche a scopo di controllo, caratterizzazione qualitativa e ricerca e sviluppo. Definisce le configurazioni di prova, la forma e le dimensioni dei provini e la procedura di prova da seguire. Le proprietà dei materiali determinate con l'ASTM D638 comprendono la resistenza alla trazione, l'allungamento del provino, i valori di deformazione, il modulo di elasticità e la possibilità di determinare l’indice di Poisson a temperatura ambiente.
Per informazioni più dettagliate, consultare la normativa completa: ASTM D638:
La resistenza alla trazione delle materie plastiche si determina essenzialmente misurando la sollecitazione necessaria a provocare la rottura o lo snervamento di un campione in plastica. La norma, quindi, fa una distinzione tra il punto di snervamento e la resistenza alla rottura. Queste caratteristiche che definiscono i materiali plastici sono generalmente investigate nella ricerca e sviluppo e per il controllo della qualità. La resistenza alla trazione delle materie plastiche viene determinata utilizzando una macchina di prova, che tira il provino fino a rottura, misurando e calcolando i valori critici. Nella maggior parte dei casi, questi test vengono eseguiti secondo ASTM D638, che specifica la forma e le dimensioni del provino da testare, fornisce le specifiche della macchina e descrive la procedura di prova.
ASTM D638 descrive le prove di trazione sulle materie plastiche. Si applica per misurare le proprietà di trazione, tra cui il modulo di trazione, il carico di snervamento, la deformazione di snervamento, la resistenza alla trazione e la deformazione a rottura. Queste proprietà sono importanti per la determinazione e il confronto delle materie plastiche e dei composti plastici, nonché per la garanzia della qualità.
Per le plastiche fragili e per quelle che non presentano un punto di snervamento, la deformazione a rottura viene misurata direttamente con un estensimetro meccanico o non a contatto. Nel caso dei materiali termoplastici che presentano un punto di snervamento, la deformazione nominale a rottura viene misurata attraverso lo spostamento dell’afferraggio.
La resistenza alla trazione è la massima sollecitazione di trazione che un provino può raggiungere durante un test di trazione. Questa resistenza alla trazione può verificarsi al punto di snervamento, in tal caso si parla di resistenza alla trazione al punto di snervamento. Se la resistenza alla trazione si verifica poco prima della rottura del provino, si parla di resistenza alla trazione a rottura.
La normativa ASTM D882 viene applicata per le prove di trazione su film e fogli di plastica con spessore fino a 1 mm. A tal fine, esistono campioni speciali e un metodo di prova che risponde ai requisiti specifici per il test sui film.
I materiali plastici rinforzati con fibre lunghe, come il GRC o il CRC, sono sottoposti a prove di trazione secondo la norma ASTM D3039. Questi materiali possono avere proprietà molto diverse a seconda della direzione e della struttura del laminato o del tessuto. Pertanto, spesso richiedono campioni e metodi di prova particolari.
ASTM E132 specifica un metodo di prova adeguato per misurare l’indice di Poisson a temperatura ambiente. Tuttavia, nel caso delle materie plastiche non rinforzate, si può utilizzare, ai fini del calcolo, un valore fisso, in quanto è sostanzialmente costante.
Lo standard prevede la misurazione dei provini a temperatura condizionata secondo il metodo A dell'ASTM D618. Lo standard ASTM D638, tuttavia, consente deviazioni nei requisiti di condizionamento e misurazione, in modo che le prove possano essere eseguite anche a temperature basse o elevate secondo questo standard.
Lo standard ASTM D638 riguarda la determinazione delle proprietà di trazione, compresa la resistenza alla trazione di plastiche non rinforzate e rinforzate. Altri standard comuni utilizzati per testare la resistenza alla trazione sono ASTM E8/ASTM E8M per i metalli, ASTM D412 per la gomma e gli elastomeri e ASTM D3039 per i compositi rinforzati con fibre.