符合 ASTM D3039 的測試目標與測定的特徵值
依ASTM D3039進行複材拉伸測試是為了在材料開發和評鑑過程中測定拉伸特性，以及測定將用於複合材料結構布局與設計以及品質保證的特徵值。
不論何種纖維增強類型，以下表徵結果和特徵值都在ASTM D3039中測定：
- 拉伸應力：試樣原始截面積上所受的拉伸負載
- 軸向應變：根據負載方向上初始標距長度確立的標距長度變量
- 橫向應變： 根據橫向方向上初始標距長度確立的標距長度變量（僅用於測定泊松比）
- 拉伸模量：應力-應變曲線在彈性範圍內特定應變區間中的斜率， 又稱為彈性模量或楊氏模量
- 拉伸強度：透過拉伸測試測定的最大拉伸應力值
- 斷裂應變：達到拉伸強度時的軸向應變
- 泊松比：橫向應變與軸向應變的負比
對於具有雙軸應力-應變行為的纖維增強複材，可測定其他特徵值：
- 過渡應變： 過渡區軸向應變的平均值， 通常根據軸向應力-應變曲線測定。
ASTM D3039和ISO 527-4 / ISO 527-5標準都定義了複材拉伸測試的測試條件。 儘管測試方法相似，但所測得的特徵值卻不完全具有可比性，因為試樣的形狀和尺寸以及特徵值的測定在某些方面存在著差異（例如：上述拉伸模量和過渡應變的應變區間）。
可使用testXpert 測試程序讓測試變得簡便，該程式已依據ASTM D3039標準的要求預先完成所有設定的配置。
複材的模組化測試系統
具有相應高測試量的較大測試實驗室使用不同的測試機器來實現非常多樣化的複合材料測試方法，從而可最大程度地減少轉換工作。 各試驗機的力度調整至各類型測試所需的範圍。 如果測試量不夠大或不夠穩定，除了可以添購多台試驗機，另一個選項是購置一台盡可能滿足多種測試方法的試驗機，以盡量減少試驗機的轉換工作。
ZwickRoell 開發了一種模組化設計，可與 100 kN 或 250 kN 試驗機搭配使用，不僅涵蓋了21 種測試方法和約 120 種測試標準（ISO、EN、ASTM 以及 Airbus AITM 和 Boeing BSS），還能在環境溫度下或在-80 °C 至 +360 °C 的低溫至高溫範圍內進行測試，獲得纖維增強複材的全面特徵。
testXpert 測試軟體：確保根據 ASTM 3039 進行可靠測試
使用我們的 testXpert 測試軟體可輕鬆獲得符合 ASTM D3039 的高效測試和可靠的測試結果：
- 節省您完成標準方法所需的時間：我們的標準測試程式保證符合 ASTM D3039。 ASTM D3039 中規定的所有需要的特性值和參數已在測試程式中預先設定。
- 連接周邊裝置可進一步提高您的效率：試樣尺寸直接從測微器傳送到測試軟體，節省時間並防止輸入錯誤。
- 溫箱也便利地整合至測試軟體中：檢查及控制溫箱中的溫度，設定溫度升降速率並查看先前維持的值，確保可追溯性。
適用於 ASTM 3039 標準的拉伸試驗機
對於使用標準試樣進行的ASTM D3039拉伸測試，以及許多纖維增強塑料的標準化測試方法，通常使用100 kN 試驗機即可滿足。 在右圖100 kN試驗機配置下，可使用倒楔形機械夾具輕鬆切換不同的測試裝置和測試夾具。 由於試樣夾具方便拆卸，所以試驗機的整個工作區域也可用於非標準的測試。 支撐腳有助於對工作區域的高度進行個別人體工學調整。
如果只對玻璃纖維增強塑料（GFRP）進行測試，通常使用最大力50 kN的靜態試驗機便已足夠。
適用於根據 ASTM D3039 進行應變測量的延伸計
為了正確測定彈性特徵值和斷裂應變，必須直接測量試樣的應變。 測定楊氏模量和斷裂應變時，只需測量軸向應變即可。 若要再測定泊松比，則須使用雙軸應變測量系統，也可以用此系統測量橫向應變。 至於應變測量，您可以使用應變片、感測器臂測量系統，例如夾持式延伸計（限制：不要到試樣斷裂的程度）或自動感測器臂延伸計（makroXtens、multiXtens）以及非接觸式光學系統（videoXtens）。
ASTM D3039 測試條件
測試速度
ASTM D3039 闡述了兩種可能的測試速度設定選擇，
一種是設定恆定應變率 0.01 min-1（標稱值），另一種是以 2mm/min（標稱值）的恆定速度進行測試。
- 有效的試樣失效
為了記錄試樣失效，ASTM D3039提供一個3個字母組成的唯一代碼，此代碼除了定義失效模式外，還沿著夾持的試樣定義失效的位置。 如果斷裂發生在夾面內、過渡區內或發生在距夾面一個試樣寬度的距離內，失效將視為無效。 然而，直型 0°單向拉伸測試經常會出現高能量爆炸性失效，發生此失效時，試樣的整個非夾持（自由）部位都會碎裂， 因此這種失效通常歸類為有效的失效。
溫度範圍
由於纖維增強塑料的機械特性受到溫度很大的影響，所以除了在室溫下進行拉伸測試外，還須在低溫和高溫下進行測試。 進行這些測試時，試驗機可配備溫箱，以產生 -80 °C 到 360 °C 的溫度範圍。
試樣和尺寸符合 ASTM D3039
| 試樣類型／層壓板 | 試樣形狀示意圖 （簡圖、非等比例） | 使用加強片的注意事項 |
|---|---|---|
| 0° UD 單向層壓板 |  |
|
| 90°單向層壓板 |  |
|
| 多向單向和編織層壓板，具有隨機纖維取向的不連續纖維增加層壓板（如SMC） |  | 對於多向/單向或編織層壓板，或由隨機纖維取向不連續纖維增強層壓板製成的試樣，通常以砂布代替黏合的施力元件即可。 |
- 黏合的施力元件（加強片）並非必要元件，但強烈建議用於單向層壓板，以避免無效的夾面斷裂（在夾面部位或其內部斷裂）。
- 拉伸試樣中，纖維取向相對於載荷方向±45°的玻璃纖維增強塑膠 (GFRP) 層壓板已被證明為合適的加強片材料。
- ASTM D3039 中針對各層壓板類型的試樣幾何形狀進行規範，以確保結果應在實驗室間具可比性。 試樣尺寸出現偏差是被允許地，但前提是須遵守該標準所規範的試樣幾何形狀一般性建議。
- 使用感測器或非接觸應變測量系統時，標距長度L0應介於10到50 mm之間。
有關 ASTM D3039 的其他資訊
- 根據ASTM D3039標準，國際單位制（SI）和英寸-磅單位制（英制）均可用於測試參數和試樣尺寸的表示。 然而，重要的是應避免混用這兩種單位制，因為這麼做可能導致結果不符合標準。
- 為了在單層級別測定拉伸特性，生產的多層複合材料每一層的取向皆相同， 這特別適用於0°或90°單向層壓板。 至於相應取向的多層編織複合材料，機械特徵值也參照經向和緯向。
- 除了為材料開發、材料鑑定和品質保證目的而進行拉伸測試外，在單層級別測定的特徵值也用於複合材料結構設計的分析計算方法。例如：使用經典的層壓板理論將可根據各層特徵值，計算多向層壓板複材的彈性特性。除此之外，單層強度值還可用於計算最大應力、Hashin、Puck 或 LaRC 等失效標準。
- 由於多層複材的機械特性取決於各層的取向，每個具有不同單層取向的多層複材皆呈現不同的機械拉伸特性，因此纖維增強塑料的機械材料特性只會在層壓板的製造過程中顯現。製造過程本身對特徵值結果有著顯著的影響，因此製造過程對纖維增強塑料（FRP）機械特性的影響通常透過機械測試確認。
關於 ASTM D3039 複材測試的常見問題
ASTM D638是使用啞鈴狀試樣測定非增強和增強塑料拉伸特性的標準測試方法。 將模量 >20 GPa 的連續或不連續纖維用於增強時，ASTM D638參照ASTM D3039標準測試方法測定聚合物基複合材料的拉伸特性。 矩形試樣用於ASTM D3039。 非增強或短纖維增強塑料拉伸測試須使用適合的試驗機，與這種拉伸測試相比，對碳纖維或玻璃纖維增強塑料CFRP或GFRP（特別是以連續纖維增強的情形）進行的拉伸測試會達到明顯較高的測試力。
ASTM D3039係用於測定纖維增強複材拉伸特性的標準測試方法。 高模量增強纖維可以是連續纖維，也可以是具有隨機纖維取向的不連續纖維。 ASTM D3039 建議的矩形試樣尺寸取決於待測試的複材層壓板類型（例如：0°單向、90°單向、多向或隨機不連續）。
ASTM D3039要求的試樣厚度取決於待測定拉伸特性的層壓板類型。 ASTM D3039 建議的 0°單向 (UD) 拉伸測試的試樣厚度為 1 mm，90°單向拉伸測試的試樣厚度則為 2 mm。 對於多向層壓板或隨機不連續纖維取向層壓板，建議厚度為2.5 mm。另外也提供了對試樣的整體長度、加強片長度和加強片厚度等相應的建議。