熱塑性復合材料的拉伸性能是熱塑性復合材料在外界拉伸力作用下表現(xiàn)出來的性能，它反映了復合材料抵抗外界拉力破壞能力的強弱。拉伸性能是復合材料最基本和最重要的力學性能。對復合材料的拉伸性能進行測試研究，不僅可以確定復合材料的拉伸性能指標參數(shù)，而且還可以分析影響拉伸性能的因素及其關系，為復合材料拉伸性能的預測及結(jié)構(gòu)設計提供理論依據(jù)。一、現(xiàn)狀研究1.現(xiàn)有檢測標準的試樣形狀及構(gòu)造目前在做復合材料力學拉伸測試時，一般沿用ASTMD3039（圖1）、ISO527-4、ISO527-5[3-5]（圖2）等復合材料的相關測試標準把待測樣件固定到測驗機上（圖3）。通常加強片材質(zhì)可以是金屬、復合材料或塑料等，加強片共計4片。加強片能夠盡可能確保在測試過程中，試樣件可以在中間的工作段（即沒貼加強片的位置）發(fā)生有效斷裂，最大程度的避免試驗機夾持樣件根部時產(chǎn)生應力集中而造成兩端根部斷裂（非工作區(qū)斷裂，非有效斷裂）。該測試方法在熱固性復合材料中測試已經(jīng)得到了大量的有效及系統(tǒng)性的驗證，實踐證明其測試方法準確可靠。目前熱塑性復合材料測試在全球范圍內(nèi)基本沿用了傳統(tǒng)的在熱固性領域已經(jīng)得到充分驗證的ASTMD3039和ISO527等相關測試方法。但是隨著復合材料技術的不斷發(fā)展，尤其是各類新型的熱塑性復合材料的不斷涌現(xiàn)，包括但不限于PP、PA、PBT、PET、PC、PPO、POM、PSU、PCTG、PEI、PEEK、PPS、PEAK等。圖1標準ASTMD3039拉伸試樣圖2標準ISO527拉伸試樣圖3復合材料拉伸試樣固定及測試方法2.現(xiàn)有檢測標準試樣的缺陷和不足之處（1）缺陷。因大部分熱塑性復合材料其樹脂缺乏一些活性的官能團，如PP等材料。在粘貼加強片表面時，常規(guī)的各類膠黏劑如聚氨酯、環(huán)氧、丙烯酸等各類體系很難在復合材料基材形成的有效化學鍵，因而與膠黏劑很難形成有效的粘結(jié)。即使是對熱塑性基材進行各種表面處理和活化，如表面粗化、打磨、化學底涂、等離子處理、火焰處理后均難以實現(xiàn)非常強有效的粘接，加強片在各類測試中尤其是帶環(huán)境溫度及條件測試下特別容易脫落（圖4）。但如果測試樣品表面兩端不貼加強片，測試樣件斷裂情況會非常復雜，斷裂區(qū)域分布比較隨機。即可能在中間工作段斷裂，也可能在兩端應力集中區(qū)域斷裂，也可能會出現(xiàn)其它異于理想失效破壞形式的破壞。從而造成試驗測試的數(shù)據(jù)不可靠，隨機性和離散型偏大，標準差和離散性偏大，測試值偏小等情況。因而急需對現(xiàn)有的測試方法進行改善，本發(fā)明是在此基礎上對熱塑性復合材料測試試樣在不影響測試結(jié)果的前提下，對試樣的造型和設計進行改進，從而去掉貼加強片的步驟，簡化操作試樣的制備流程，且能夠充分發(fā)揮熱塑性復合材料試樣的性能，使其在理想的測試工作區(qū)域內(nèi)按照理想的失效模式破壞，從而得到準確的測試數(shù)據(jù)（拉伸數(shù)據(jù)，包括強度、模量和泊松比等）。圖4常見熱塑性復合材料拉伸加強片脫粘問題同類產(chǎn)品的描述見（圖1，圖2和圖3）。（2）不足之處。①原有方法試樣制備繁瑣、熱塑性基材表面處理困難、人工耗費多，拉伸試樣難以與加強片進行有效的粘合、加強片在測試時容易脫落；②加強片脫落造成拉伸試樣測試不在工作區(qū)域內(nèi)按照設計的失效模式進行破壞，從而造成測試結(jié)果和數(shù)據(jù)的不準確。圖5拉伸試樣加強片易脫落區(qū)域示意圖二、新型檢測方法研究1.擬解決的技術問題本方法從兩個角度入手，解決目前問題：（1）對拉伸試樣造型和尺寸進行重新設計（見修改后設計附圖），從而在制作拉伸樣件時，確保試樣夾持的根部兩端有更多的纖維材料和基體材料，從而保證端部抗拉強度；（2）測試前，如果液壓夾具能夠有效夾持試驗不滑移，將拉伸試樣直接在夾持的根部兩端。如果液壓夾具有滑移的可能，為了防止滑移，可在試樣上包上一層砂紙即可（如圖6所示）。圖6砂紙包裹夾持防滑移方案2.新型檢測方法結(jié)構(gòu)關系和試驗效果（1）結(jié)構(gòu)關系。熱塑性復合材料的拉伸試樣根部部位，在試樣制作時，比中間工作段具有更多的纖維和樹脂基體，保證了試樣端部抗拉強度，在拉伸性能測試過程中產(chǎn)生較大夾持應力情況下不會斷裂。同時由于根部具備較強抗拉強度，在實際測試中，確保試樣可在工作段斷裂，測得的性能數(shù)據(jù)具備參考價值。該新型試樣，將原試樣總長度從250mm加到315mm，使得中間段具備足夠空間；同時將夾持部位從原50mm加長到55mm，該設計確保夾持部位具備更牢固的夾持效果；夾持部位到中間段的過渡段，考慮到不破壞及打斷連續(xù)纖維，固設計了超大R角，確保材料拉伸性能的數(shù)據(jù)可靠性；與此同時，綜合上述尺寸，試樣寬度方面設計了20mm的寬度。試樣的具體結(jié)構(gòu)和圖片如圖7所示描述。圖7新型熱塑性復合材料拉伸試樣設計及加工方案試樣兩端在砂紙的包裹作用下，使整體有較強的抗摩擦系數(shù)，測試過程確保試樣不會因為受力而產(chǎn)生位移及滑脫，更好的確保了性能數(shù)據(jù)的可靠性和真實性。（2）試驗效果。新型熱塑性復合材料拉伸試樣的方案，經(jīng)過實際拉伸性能的測試，測試后所達到的理想斷裂破壞，即在中間工作段斷裂，真實體現(xiàn)了熱塑性復合材料的拉伸性能，具備極強的設計參考，如圖8（拉伸試樣測試前）和圖9（拉伸性能測試后）所示。圖8新型熱塑性復合材料拉伸試樣圖9新型熱塑性復合材料拉伸試樣拉伸性能后破壞照片3.本新型檢測方法的其他收益本新型檢測方法除了能反應材料真實的拉伸性能外，還具備許多額外的收益。（1）節(jié)約材料：從輔助材料來看，該試樣省去了原先的4個端部加強片，也同時不再需要用于粘接試樣與加強片的粘結(jié)劑；（2）節(jié)約人力：不論試樣采取先制備后粘接或先粘接后制備的制樣模式，均不再需要人力因素做粘接處理；（3）從整體檢測周期來看，該新型試驗及檢測方法極大程度縮短了檢測流程周期，提高了效率，具備可持續(xù)發(fā)展特點。三、本新型方法的數(shù)據(jù)參考和對比通過結(jié)合實際反復的檢測效果和數(shù)據(jù)，經(jīng)過歸納與設計，得到了本新型檢測方法相對應的試樣尺寸，該設計便于得到理想的拉伸性能檢測結(jié)果。尺寸總結(jié)了新型試樣的關鍵尺寸，以及新型試樣與原標準拉伸試樣的對比，具體設計尺寸如表1與表2所示。四、結(jié)論伴隨熱塑性復合材料的優(yōu)異性能和其對應的迅猛增長勢頭，應用的方向領域日趨增多，對力學性能包括拉伸性能的測試技術也提出了與時俱進的要求。新型的拉伸性能檢測方法的研究及試驗，成功突破了熱塑性復