複材測試

複材拉伸測試用於測定拉伸模量和泊松比彈性特徵值，以及纖維增強塑料主要材料方向上的拉伸強度。

• 複材拉伸測試最常用的測試方法為ISO 527-4 & ISO 527-5、ASTM D3039，以及EN 2561 和 EN 2597。
• 空中巴士 Airbus 廠家標準 AITM1-0007 包含了對未開孔多向層壓板進行拉伸測試，以及使用開孔拉伸（OHT）和填孔拉伸（FHT）測試方法來測定拉伸強度的開孔拉伸測試的測試條件。開孔或填孔拉伸測試主要用於航太應用，旨在測定多向層壓板在開孔和閉孔拉伸負載下的拆減係數。用於測定開孔台和填孔拉伸強度的其他標準化測試方法包括 ASTM D5766 和 ASTM D6742。

複材壓縮測試用於測定纖維強化塑料在主要材料方向上的壓縮模量和壓縮強度。 由於層壓板纖維方向上的壓縮強度通常小於拉伸強度，而且FRP層壓板在拉伸和壓縮負載下的失效模式有很大的不同，壓縮測試在複材測試方面扮演重要的角色。

有多種不同的測試方法和測試標準可用於複材壓縮測試，其中區分了三種負載應用原則：

• 根據ASTM D695、DIN EN 2850 type B 及 Boeing BSS 7260 type III 和 type IV 進行末端負載壓縮測試
• 依據 ASTM D3410、ISO 14126 方法 1、DIN EN 2850 A 型及 Airbus AITM 1-0008 A 型試樣進行的剪切負載壓縮測試
• 依據 ASTM D6641、ISO 14126 方法 2 以及 Airbus AITM1-0008 A 型試樣，進行組合加載壓縮測試

除了上述用於測定未開孔層壓板壓縮性能的測試方法外，還有針對複合材料的標準化開孔壓縮測試方法，用以依據 測定開孔壓縮強度（OHC），以及依據 ASTM D6742 測定填孔壓縮強度（FHC）。
在獲得未開孔層壓板的壓縮性能後，亦可進一步針對多向層壓板在壓縮載荷下的性能，計算相應的強度折減係數。缺口壓縮測試也在產業標準中有進一步說明，例如 Airbus AITM 1.0008（B、D 和 C 型試樣），以及 Boeing BSS 7260 的 I 型試樣。

複材剪切測試用於測定纖維增強塑料的面內剪切特徵，例如剪切模量和剪切強度。 對於在主要材料方向上具有不同特徵值的FRP材料，必須另外使用剪切測試測定剪切模量，無法如同各向同性材料，根據其他彈性特徵值計算而得。

已確立三種不同的測試方法測定剪切特徵和剪切行為：

• 依據 ISO 14129、ASTM D3518 和 Airbus AITM 1-0002 標準進行的 ±45° 層壓板的拉伸測試
• 根據 ASTM D5379 標準的V型缺口樑（Iosipescu）剪切測試
• 根據 ASTM D7078 標準的V型缺口剪切測試

可將用於拉伸測試的相同測試裝置可用於 ±45° 層壓板拉伸測試（面內剪切測試）。 然而，計算剪切應變時，除了軸向應變外，應須記錄橫向應變。

進行Iosipescu和V型缺口剪切測試時，須使用缺口試樣和相應的測試治具，同時須進行雙軸應變測量；通常使用雙軸應變片，另外，也可以使用數位影像相關技術（DIC）來測量應變。
如果具備適當厚度的層壓板，也可以使用 V 型缺口剪切測試來測定厚度方向的剪切性能。

由於相對簡單的測試配置、試樣幾何形狀及加工工藝與測試性能，複材彎曲測試經常用於品保過程中，以利完成材料的快速比較。 此測試區分為3點和4點彎曲測試。 纖維增強塑料彎曲測試常用的標準化測試方法如下：

• 依據 ISO 14125 和 ASTM D7264 標準的三點及四點彎曲測試
• 符合EN 2562、EN 2746和ASTM D790 標準的3點彎曲測試
• 符合 ASTM D6272 標準的4點彎曲測試：

如果整個測試裝置具有足夠的剛度，或者如果可在測試軟體中測定和修正測試裝置的柔韌性，則在3點彎曲測試通常允許使用試驗機行程距離。
另一方面，4點彎曲測試要求使用適合的位移測量系統來測量試樣中心的偏移。

用於測定層間剪切強度（ILSS）的測試為最常用的纖維增強塑料靜態測試之一，而且通常用於品保。 只需一個相當小的試樣，測試即可能快速輕鬆完成，且只有測試時所測定的最大力具有重要的評估意義。

為 ILSS 測試制定的測試標準為ISO 14130、EN 2377、EN 2563 和 ASTM D2344。

所有四種標準皆描述矩形試樣，但在所使用的試樣長度、寬度和厚度等尺寸方面可能不一樣。 ASTM D2344 還描述弧形試樣，例如取自壓力容器或管壁試樣。

用於 ILSS 測試的測試治具應能符合測試標準規定的極低測試裝置公差。

使用斷裂力學測試方法測定定常裂紋擴展期間的臨界能量釋放率和能量釋放率，以瞭解複材層壓板的分層性能。 製造試樣須藉由層壓板，並使用一個非常薄的非黏性塑膠薄膜（通常使用 Teflon 薄膜）在層壓板的中心平面產生一個人為撕裂部位。

最常使用的測試方法是透過與裂紋表面垂直的拉伸負載產生裂紋擴展（模式I），以及透過對層壓板斷面施加的剪切負載產生裂紋擴展（模式II）等方法。 為了校準用於計算層壓板裂紋擴展的數值計算法，還須再使用一種結合模式I和II的混合加載法：

• 模式 I 為雙懸臂樑（DCB）測試，符合 ISO 15024、EN 6033、ASTM D5528、Airbus AITM1-0005 和 Boeing BSS 7273 標準
• 模式 II 為端部缺口彎曲（ENF）測試，符合 ASTM D7905、EN 6034、Airbus AITM 1-0006 和 Boeing BSS 7273 標準
• ISO 15114模式II用作已校準的末端負載分裂(C-LES）測試
• ASTM D6671混合模式I+II用作混合模式彎曲（MMB）測試

衝擊後壓縮（CAI）測試是一種用於測定層壓板在受到衝擊損壞後殘餘壓縮強度的測試方法。待測試樣已預先以相關測試標準所規範的衝擊能量進行預破壞。可從這個方法得到複材層壓板的耐破壞結論，以確保組件的安全和可靠性，特別是在航天產業須承受潛在衝擊負載的複合材料結構方面。

以下是已針對 CAI 測試所制定的測試方法：ASTM D7136 和 ASTM D7137, ISO 18352, Airbus AITM1-0010 以及 Boeing BSS 7260 type II。

除了纖維增強塑料層壓板本身的機械特徵值外，還進行測試，以測定用於複合材料結構布局與設計的接頭強度。

用於此目的的標準化測試方法大致分為以下三個領域：

• 膠黏劑的接著強度（搭接剪切測試）依據 ASTM D5868、EN 6060 和 Airbus AITM 1-0019 標準進行測試
• 依據 ASTM D5961、ASTM D7248、EN 6037、ISO 12815、Airbus AITM1-0009、AITM1-0065 與 AITM1-0067 標準，對螺栓或螺柱連接的強度以及在層壓板面內加載下的承載反應進行測試。
• 依據 ASTM D7332 與 Airbus AITM1-0066 標準，對垂直於層壓板面方向加載下的緊固件拉脫抗力進行測試。

為了評估複合材料層壓板的疲勞行為並繪製 S-N 曲線，通常會在脈動拉伸載荷下進行動態循環測試。適用的標準化動態複材測試包含 ASTM D3479 和 ISO 13003。ISO 13003 另外還描述了動態循環彎曲負載下的複材疲勞測試，

其他標準化動態複材測試方法如下：

• ASTM D7615 開孔拉伸和開孔壓縮疲勞
• ASTM D6115 模式I疲勞負載條件下的層間裂紋擴展
• 依據 ASTM D6873 與空中巴士標準 AITM1-0074，對螺栓連接進行疲勞測試以及動態承載反應測試
• Airbus AITM1-0075 包含有關如何執行以下測試的摘要資訊：ILSS（層間剪切強度）、ILTS（層間拉伸強度）、OHT（開孔拉伸）、OHC（開孔壓縮）、FHT（填孔拉伸）、FHC（填孔壓縮）、拉脫（pull-through）、衝擊後壓縮（CAI）與搭接剪切疲勞測試（lap-shear fatigue）。