ASTM D3039 ポリマーマトリックス複合材料の引張特性

ASTM D3039 は、複合材料の引張特性を決定するために広く使用されている規格です。より具体的には、この規格は、連続または不連続の高弾性率繊維で強化されたポリマーマトリックスで構成される複合材料に適用されます。
これらのタイプの複合材料は、強度対重量比が高いため、航空宇宙、自動車、再生可能エネルギーの用途に一般的に使用されています。

このガイドでは、必要な機器、ソフトウェア、サンプルなど、ASTM D3039 テストの主要な要素を紹介します。
ASTM D3039 は何を測定しますか?
ASTM D3039 試験では、試験片 (クーポン) に引張力を加え、さまざまな特性を測定します。試験は万能試験機 (引張試験機とも呼ばれる) で行われ、規格にはインチポンドと SI 単位の両方が組み込まれています。

主な測定値は次のとおりです。
極限引張強さ – 適用される最大応力 (通常は破断時)
極限引張ひずみ – 破断点ひずみ
引張弾性率 – 材料の剛性
ポアソン比 – 縦方向のひずみに対する横方向のひずみの変化の比
遷移ひずみ – 材料が応力-ひずみ応答の傾き変化によって示されるような降伏挙動を示す場合、遷移ひずみは傾き変化が発生するひずみ値です。
故障モード – 破損した試験片を検査し、その故障の種類、領域、位置を記録する必要があります。

ASTM D3039 は適切な規格ですか?
ASTM D3039 は、複合材料の引張特性を特徴付けるための最も基本的な試験の 1 つです。ただし、異方性および不均質複合材料のさまざまな機械的特性を評価するために、次のような他の基準も存在します。

圧縮試験用の ASTM D3410 および ASTM D6641
ASTM D3518（面内せん断試験用）
インストロンの Bluehill Universal ソフトウェアの複合材料アプリケーション モジュールには、ASTM D3039 およびその他の多くの規格に対応する事前設定された試験方法が含まれています。使用可能なメソッド テンプレートの完全なリストを表示します。

標本の種類
ASTM D3039 試験片は、一定の断面を持つ長方形の形状です。
この規格には、0⁰ 一方向、90⁰ 一方向、バランス対称、およびランダム不連続材料タイプの推奨試験片形状が含まれています。
ASTM D3039 は連続繊維強化材と不連続繊維強化材の両方に使用できますが、負荷がかかったときに試験片がねじれたり歪んだりしないように、積層試験片のレイアップはバランスが取れており、試験方向に対して対称である必要があります。

標本タブ
複合材料の試験では、試験片材料がグリップによる損傷から保護するためにタブを使用するのが一般的です。 ASTM D3039 ではタブは必要ありませんが、一方向材料を試験する場合にはタブの使用を推奨しています。
タブは試験片に接着することも、摩擦（ヤスリ布など）によって所定の位置に保持することもできます。

試料の測定
試験の前に、試験片の断面積を測定する必要があります。これは、ゲージセクション内の 3 か所で幅と厚さを測定し、測定値を平均することによって行われます。

検体測定装置
片面または両面が凹凸がある場合、厚さを測定するにはボールインターフェースを備えたマイクロメーターが必要です。
両方の表面が平らであれば、ボールまたは平らなインターフェースを備えたマイクロメーターを使用できます。
試験片の幅を測定するには、平らなアンビルを備えたノギスまたはマイクロメーターを使用します。
ベストプラクティス: 入力エラーの可能性を排除し、効率を向上させるには、測定値をテスト ソフトウェアに直接送信できる自動試料測定装置を使用します。
Bluehill Universal の自動試料測定装置機能を使用すると、オペレーターは最大 2 つの装置 (マイクロメーターまたはキャリパー) を同時に接続できます。

グリップと試験片の位置合わせ
複合試験片を保持するために使用される引張グリップは、試験中に試験片が滑らないように十分に強力で均一な圧力を提供する必要があります。

推奨グリップ
精密な手動ウェッジグリップ
油圧ウェッジグリップ
どちらのグリップタイプも信頼性の高いクランプ力を提供し、試験片をロードする際の圧縮力を最小限に抑える可動ボディ設計を採用しています。