隨著航空航天、新能源汽車等高duan制造業(yè)的飛速發(fā)展，對材料在及端環(huán)境下的性能要求日益苛刻。復(fù)合材料因其優(yōu)異的比強(qiáng)度和可設(shè)計(jì)性，在這些領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，材料在常溫下的優(yōu)異性能并不能直接等同于其在高低溫環(huán)境下的表現(xiàn)。因此，準(zhǔn)確評估復(fù)合材料在高溫環(huán)境下的力學(xué)行為，對于確保裝備的結(jié)構(gòu)安全、可靠性及壽命至關(guān)重要。
通過模擬實(shí)際工況溫度，我們可以獲取材料在特定高溫下的拉伸強(qiáng)度、彈性模量及斷裂伸長率等核心參數(shù)，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)、材料篩選及工藝優(yōu)化提供重要的數(shù)據(jù)支撐?？茰?zhǔn)測控將依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，為您詳細(xì)解析復(fù)合材料在200℃高溫下的拉伸測試全方案。
一、測試原理
高溫拉伸測試的基本原理是：將復(fù)合材料試樣置于可控的高溫環(huán)境中，使其充分受熱并達(dá)到熱平衡狀態(tài)后，對其施加軸向拉伸載荷，直至試樣發(fā)生斷裂。
在整個(gè)過程中，通過力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測施加的載荷值，同時(shí)利用引伸計(jì)精確測量試樣的標(biāo)距段變形量。通過記錄下的載荷-位移數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算即可得到應(yīng)力-應(yīng)變曲線，從而精確測定出材料在該高溫條件下的拉伸強(qiáng)度、彈性模量（通常取應(yīng)變在0.1%至0.3%之間的斜率）和斷裂伸長率等關(guān)鍵性能指標(biāo)。
二、測試標(biāo)準(zhǔn)
本次測試主要遵循 ASTM D3039《聚合物基復(fù)合材料拉伸性能的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》。
三、檢測設(shè)備與儀器
1、萬能材料試驗(yàn)機(jī)（搭配高低溫箱）
高低溫環(huán)境箱：與試驗(yàn)機(jī)配套使用，用于包裹試樣并提供高溫環(huán)境。該環(huán)境箱應(yīng)能快速、均勻地將內(nèi)部空間加熱并穩(wěn)定在200℃（或所需溫度），控溫精度通常要求優(yōu)于±2℃。
2、高溫拉伸夾具
通常采用耐高溫合金（如GH4169）制造。其結(jié)構(gòu)需確保在高溫下既能牢固夾持試樣，防止打滑，又不會(huì)對試樣造成意外的應(yīng)力集中或夾傷。楔形夾具是常見的選擇。
3、視頻引伸計(jì)
這是高溫測試中的關(guān)鍵測量設(shè)備。與傳統(tǒng)接觸式引伸計(jì)不同，它通過非接觸的光學(xué)方法追蹤試樣標(biāo)距段上的特征點(diǎn)或散斑，實(shí)時(shí)測量變形。其優(yōu)勢在于：
1、wan全非接觸：避免了對薄或高溫試樣的接觸干擾和潛在損傷。
耐高溫：傳感器在箱外，不受高溫影響，穩(wěn)定性好。
2、高精度：可精確測量全場應(yīng)變，數(shù)據(jù)更可靠。
四、測試流程
步驟一、試樣制備：依據(jù)ASTM D3039標(biāo)準(zhǔn)，精確加工復(fù)合材料平板拉伸試樣。試樣工作區(qū)的尺寸、纖維取向和加強(qiáng)片粘貼需符合規(guī)范。
步驟二、設(shè)備準(zhǔn)備
將高溫環(huán)境箱安裝到試驗(yàn)機(jī)上。
將高溫拉伸夾具安裝到試驗(yàn)機(jī)的上下夾頭上。
安裝并校準(zhǔn)視頻引伸計(jì)，調(diào)整焦距和鏡頭位置，確保能清晰捕捉到試樣標(biāo)距段的圖像。在試樣標(biāo)距段表面制作適量的高溫散斑。
裝夾試樣：小心地將試樣裝入高溫夾具中，確保試樣軸線與拉伸方向?qū)R，并施加適當(dāng)?shù)某跏紛A緊力。
步驟三、加熱與保溫
啟動(dòng)環(huán)境箱，以規(guī)定的速率（如10℃/min）升溫至200℃。
達(dá)到目標(biāo)溫度后，開始保溫。保溫時(shí)間需足夠長（通常不少于15-20分鐘），以確保試樣從內(nèi)到外wan全熱透，溫度均勻。
步驟四、進(jìn)行測試
保溫結(jié)束后，啟動(dòng)視頻引伸計(jì)開始追蹤測量。
以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的加載速率（如2 mm/min）啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，開始施加拉伸載荷。
試驗(yàn)系統(tǒng)同步自動(dòng)記錄載荷和引伸計(jì)測量的變形數(shù)據(jù)。
步驟五、測試結(jié)束與數(shù)據(jù)分析
當(dāng)試樣發(fā)生斷裂時(shí)，試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)停止。
取出斷裂的試樣。
系統(tǒng)軟件根據(jù)記錄的載荷-位移數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算并生成拉伸強(qiáng)度、彈性模量和斷裂伸長率等結(jié)果報(bào)告。
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