ASTM D3039 고분자 매트릭스 복합 재료의 인장 특성

ASTM D3039는 복합재료의 인장 특성을 결정하는 데 널리 사용되는 표준입니다. 보다 구체적으로, 이 표준은 연속 또는 불연속 고탄성 섬유로 강화된 폴리머 매트릭스로 구성된 복합재에 적용됩니다.
높은 강도 대 중량 비율로 인해 이러한 유형의 복합재는 항공우주, 자동차 및 재생 에너지 응용 분야에 일반적으로 사용됩니다.

이 가이드에서는 필요한 장비, 소프트웨어 및 샘플을 포함하여 ASTM D3039 테스트의 핵심 요소를 소개합니다.
ASTM D3039는 무엇을 측정합니까?
ASTM D3039 테스트에는 시편(쿠폰)에 인장력을 가하고 다양한 특성을 측정하는 작업이 포함됩니다. 테스트는 만능 시험기(인장 시험기라고도 함)에서 수행되며 표준에는 인치-파운드 및 SI 단위가 모두 포함되어 있습니다.

주요 측정에는 다음이 포함됩니다.
최대 인장 강도 – 최대 응력 적용(일반적으로 파단 시)
극한 인장 변형 – 파단 변형
인장 계수 – 재료 강성
푸아송비(Poisson's ratio) – 가로 변형률과 세로 변형률의 변화 비율
전이 변형률 – 재료가 응력-변형률 반응의 기울기 변화로 표시되는 항복 거동을 나타내는 경우 전이 변형률은 기울기 변화가 발생하는 변형률 값입니다.
파손 모드 - 파손된 시편을 검사하고 파손 유형, 면적 및 위치를 기록해야 합니다.

ASTM D3039가 올바른 표준인가요?
ASTM D3039는 복합재료의 인장 특성을 특성화하기 위한 가장 기본적인 테스트 중 하나입니다. 그러나 이방성 및 이종 복합 재료의 다양한 기계적 특성을 평가하기 위한 다른 표준이 존재합니다.

압축 테스트를 위한 ASTM D3410 및 ASTM D6641
평면 내 전단 테스트를 위한 ASTM D3518
Instron Bluehill Universal 소프트웨어의 복합재 응용 모듈에는 ASTM D3039 및 기타 여러 표준에 대해 사전 구성된 테스트 방법이 포함되어 있습니다. 사용 가능한 분석법 템플릿의 전체 목록을 확인하세요.

표본 유형
ASTM D3039 시편은 단면이 일정한 직사각형 모양입니다.
표준에는 0⁰ 단방향, 90⁰ 단방향, 균형 및 대칭, 무작위 불연속 재료 유형에 권장되는 시편 형상이 포함되어 있습니다.
ASTM D3039는 연속 및 불연속 섬유 보강재 모두에 사용할 수 있지만 하중을 받는 동안 시편이 비틀리거나 뒤틀리지 않도록 하기 위해 라미네이트 시편의 레이업은 시험 방향에 대해 균형과 대칭을 이루어야 합니다.

표본 탭
시편 재료가 그립에 의해 손상되는 것을 방지하기 위해 탭을 사용하는 것은 복합재 시험에서 일반적인 관행입니다. ASTM D3039에서는 탭이 필요하지 않지만 단방향 재료를 테스트할 때 탭의 사용을 권장합니다.
탭은 시편에 접착되거나 마찰로 고정될 수 있습니다(예: 사포).

시편 측정
시험하기 전에 시편의 단면적을 측정해야 합니다. 이는 게이지 섹션 내의 세 위치에서 너비와 두께를 측정하고 측정값의 평균을 내는 방식으로 수행됩니다.

시편 측정 장치
한쪽 또는 양쪽 표면이 불규칙한 경우 두께를 측정하려면 볼 인터페이스가 있는 마이크로미터가 필요합니다.
두 표면이 모두 평평한 경우 볼 또는 평면 인터페이스가 있는 마이크로미터를 사용할 수 있습니다.
편평한 모루가 있는 캘리퍼나 마이크로미터를 사용하여 시편 폭을 측정합니다.
모범 사례: 입력 오류 가능성을 제거하고 효율성을 향상하려면 측정값을 테스트 소프트웨어로 직접 전송할 수 있는 자동 시편 측정 장치를 사용하십시오.
Bluehill Universal의 자동 시편 측정 장치 기능을 사용하면 작업자는 최대 두 개의 장치(마이크로미터 또는 캘리퍼)를 동시에 연결할 수 있습니다.

그립 및 시편 정렬
복합 시편을 고정하는 데 사용되는 인장 그립은 시험 중에 시편이 미끄러지는 것을 방지할 수 있도록 충분히 강하고 균일한 압력을 제공해야 합니다.

권장 그립
정밀 수동 웨지 그립
유압식 웨지 그립
두 가지 그립 유형 모두 안정적인 고정력을 제공하며 시편을 로드할 때 압축력을 최소화하는 움직이는 본체 설계를 사용합니다.