符合ASTM D3039标准的试验目标和测定的特性值
按照ASTM D3039标准执行复合材料拉伸试验可测定材料开发和鉴定过程中的拉伸性能，以确定要用于复合材料结构布局与设计以及质量保证的特性值。
无论是哪种纤维增强类型，下列特性结果和特性值均可在ASTM D3039中测定：
- 拉伸应力：与试样初始横截面积相关的拉伸负荷
- 轴向应变：载荷方向上初始标距单位长度的增量
- 横向应变：横向方向上初始标距单位长度的增量（仅用于泊松比测定）
- 拉伸模量：应力-应变曲线在弹性范围内的指定应变区间中的斜率。也称为弹性模量或杨氏模量
- 拉伸强度：拉伸试验中测定的拉伸应力最大值
- 断裂应变：达到拉伸强度时的轴向应变
- 泊松比：横向正应变与轴向正应变的绝对值的比值
对于具有双线性应力-应变特性的纤维增强复合材料，可以测定一个附加特性值：
- 过渡应变：过渡区域中轴向应变的平均值。通常通过轴向应力-应变曲线来确定
ASTM D3039和ISO 527-4/ISO 527-5标准都规定了复合材料拉伸试验的试验条件。尽管试验方法相似，但测定的特性值并不完全具有可比性，因为试样形状和试样尺寸以及特性值的测定在某些方面（例如，拉伸模量的应变区间和上述过渡应变）存在差异。
为了简化试验的执行，可以使用testXpert测试程序，这些测试程序已根据ASTM D3039标准的要求预先配置了所有设置。
复合材料的模块化试验系统
较大测试实验室的试验量相应较高，可将不同的试验机用于极其多样化的复合材料测试方法，从而最大限度地减少转换工作量。各个试验机均可调整为各种试验类型所需的力范围。如果测试吞吐量不够大或者不够稳定，购置多台试验机并不经济时，另一个可选方案是购置一台适用于尽可能多试验方法的材料试验机，并尽量减少试验机的转换工作量。
ZwickRoell开发了一种模块化设计，该设计可作为100 kN或250 kN试验机提供，涵盖21种试验方法和约120个试验标准（ISO、EN、ASTM以及空客AITM和波音BSS），并允许在室温下或在-80 °C至+360 °C的低温或高温下对纤维增强复合材料进行全面表征。
testXpert测试软件：确保按照ASTM 3039标准进行可靠的测试
使用我们的testXpert测试软件，可以轻松按照ASTM D3039标准进行高效测试并获得可靠的测试结果：
- 为您节省研读标准所花费的时间：我们的标准测试程序确保符合ASTM D3039标准的要求。ASTM D3039标准中规定的所有必需的特性值和参数均已在测试程序中预先配置。
- 连接外围设备可进一步提升您的测试效率：千分尺上的试样尺寸可直接发送至测试软件，从而为您节省时间并避免输入错误。
- 环境试验箱也方便地集成在测试软件中：可以检查和控制试验箱内的温度，设置温度斜坡，并查看已进行回顾性维护的数值，确保可追溯性。
适用于ASTM 3039标准的拉伸试验机
对于使用标准试样按照ASTM D3039标准进行的拉伸试验，以及纤维增强塑料的许多其他标准化试验方法，通常使用100 kN试验机即可。 右图所示为100 kN的试验机配置，使用倒楔形机械夹具可在不同的试验装置和试验工装之间轻松切换。 由于试样夹具易于拆卸，所以试验机的整个工作区域也可用于非标准试验。 支脚可根据个人情况和人机工程学要求调整工作区域高度。
如果仅对玻璃纤维增强塑料(GFRP)进行测试，通常使用最大力为50 kN的静态试验机即可。
按照ASTM D3039标准进行应变测量用的引伸计
为了正确测定弹性特性值和断裂应变，须直接在试样上测量应变。 要测定杨氏模量和断裂应变，测量轴向应变即可。 若要额外测定泊松比，需要一个双轴应变测量系统，该系统还可以测量横向应变。 对于应变测量，您可以使用应变计、传感器臂测量系统，如夹持式引伸计（限制：不要等到试样断裂）或自动传感器臂引伸计（makroXtens、multiXtens）以及非接触式光学系统(videoXtens)。
ASTM D3039试验条件
试验速度
ASTM D3039标准规定了设置试验速度的两种选择。
一种是设定0.01 min-1（标称值）的恒定应变速率。另一种选择是以2mm/min（标称值）的恒定速度执行试验。
- 有效的试样失效
为了记录试样失效，ASTM D3039标准提供了一个3字母代码，该代码可唯一地定义失效模式和沿夹持试样的位置。如果断裂发生在夹面中、过渡区域中或发生在距夹面一个试样宽度的距离内，则将失效视为无效。然而，直型0°单向拉伸试验经常会显示出高能量爆炸性失效，发生该失效时试样的整个自由（非夹持）区域会粉碎。因此，通常将这种失效归类为有效失效。
温度范围
由于纤维增强塑料的机械性能在很大程度上取决于温度，因此除了在环境温度下进行拉伸试验外，还可以在低温和高温下执行试验。此时，试验机可配备环境试验箱，温度范围为-80 °C至360 °C。
符合ASTM D3039标准的试样和尺寸
| 试样类型/层压板 | 试样形状示意图 （简化，不按比例） | 使用加强片的注意事项 |
|---|---|---|
| 0°单向层压板 |  |
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| 90°单向层压板 |  |
|
| 多向单向和编织层压板、纤维取向随机的不连续纤维增强层压板（如SMC） |  | 对于多向单向或编织层压板，或由纤维取向随机的不连续纤维增强层压板制成的试样，通常使用砂布代替粘合的施力元件即可 |
- 粘合的施力元件（加强片）不是必需的，但强烈建议单向层压板使用，以防止无效的夹面断裂（在夹面处或夹面内断裂）。
- 拉伸试样中相对于载荷方向±45°纤维取向的玻璃纤维增强塑料(GFRP)层压板已证明是一种合适的加强片材料。
- ASTM D3039标准给出了各层压板类型的试样几何形状规定的相关建议，并允许在不同实验室之间比对试验结果。 允许试样尺寸出现偏差，前提是要遵守该标准所提供的试样几何形状的一般建议。
- 使用传感器臂或非接触式应变测量系统时，标距长度L0应介于10和50 mm之间。
有关ASTM D3039标准的其他信息
- 使用ASTM D3039标准，国际单位制(SI)和英寸-磅（英制）单位制均可用于测试参数和试样尺寸。然而，务必要避免混合使用这两种单位制，因为这可能导致不符合标准的结果。
- 为了测定单层级别的拉伸性能，生产多层复合材料时其各个层的取向相同。这尤其适用于0°或90°单向层压板。对于相应取向的多层编织复合材料，机械特性值也参考经纬方向。
- 除了为材料开发、材料鉴定和质量保证目的而执行拉伸试验外，在单层级别上测定的特性值还用于复合材料结构设计的分析计算方法。例如，利用经典的层压板理论，多向多层复合材料的弹性性能可通过各个层的特性值计算得出。此外，单层级别的强度值也用于计算失效标准（如最大应力、Hashin、Puck或LaRC）等。
- 由于多层复合材料的机械性能由各个层的取向决定，因此每个具有不同单层取向的多层复合材料都表现出不同的机械拉伸性能。所以，纤维增强塑料的材料机械性能仅在层压板的生产加工过程中才显现出来。生产加工过程本身对得到的特性值有显著影响。因此，通常通过机械测试来验证生产加工过程对纤维增强塑料(FRP)层压板机械性能的影响。
按照ASTM D3039标准进行复合材料测试的常见问题
ASTM D638标准是使用哑铃状试样测定非增强和增强塑料拉伸性能的标准试验方法。将模量>20 GPa的连续纤维或不连续纤维用于增强时，ASTM D638参考ASTM D3039标准试验方法来测定聚合物基体复合材料的拉伸性能。ASTM D3039标准使用的是矩形试样。与非增强或短纤维增强塑料的拉伸试验相比，具有连续纤维的碳或玻璃纤维增强塑料（CFRP、GFRP）的拉伸试验获得的试验力明显更高且尤为突出，这需要使用合适的试验机。
ASTM D3039标准是用于测定纤维增强复合材料拉伸性能的标准试验方法。高模量增强纤维可以是连续纤维，也可以是纤维取向随机的不连续纤维。ASTM D3039标准中矩形试样的推荐尺寸取决于待测复合材料层压板的类型（例如，0°单向、90°单向、多向或随机不连续）。
ASTM D3039标准的试样厚度取决于要测定其拉伸性能的层压板的类型。ASTM D3039标准建议的试样厚度：0°单向(UD)拉伸试验为1 mm，90°单向拉伸试验为2 mm。对于多向层压板或纤维取向随机不连续的层压板，推荐厚度为2.5 mm。此外，该标准还给出了试样的总长度、宽度、加强片长度和加强片厚度的相应建议。
