在复合材料大家族中，碳纤维复合材料因其具有碳材料的固有本性特征的同时又兼具有优异的力学性能，并兼备纺织纤维的柔软可加工性，从诞生起一直是人们关注的焦点，在航空航天、汽车、建筑、医疗等领域应用十分广泛。

    作为一种新型复合材料，碳纤维复丝拉伸性能，是评价碳纤维性能的重要力学性能指标，也是目前最为常见的材料性能考核指标。碳纤维极细（5μm-8μm），为脆性、高强低拉伸纤维，它的伸长率和模量是很难精确测试的，拉伸过程的测试条件及测量方式极易对试验数据产生显著影响。

    DIC-3D应变测量解决方案

    利用新拓三维XTDIC系统可对碳纤维材料强力伸长试验过程进行全场测量，分析碳纤维试件的断裂位置，计算拉伸强度、弹性模量、泊松比、延伸率等力学性能指标，以期更好地掌握碳纤维力学特性，为碳纤维材料的研究、材料优化和实际应用提供科学依据。

    1、碳纤维材料实验对象

    本次试验选取了多款碳纤维试件作为试验对象，对标准试件进行静力拉伸试验，通过试验研究试件的各项力学性能指标。以下为纤维0°布置和纤维45°布置的试件：

    2、实验设备

    XTDIC三维数字散斑全场应变测量系统

    系统主要硬件配制：Basler155um相机、施耐德23mm镜头、instron实验机

    3、实验流程

    1、根据试件大小调节测量幅面为200X150mm。

    2、对相机进行标定。

    3、将系统与instron实验机进行AD连接，获取实验机力信号。

    4、进行拉伸实验，相机实时采集图像。

    5、对数据进行计算。

    4、拉伸结果

    5、试验数据分析

    表1碳纤维计算数据

    （1）拉伸强度：在软件中输出采集数据即可获取最大拉伸力，用最大拉伸力除以截面积即可得出拉伸强度。

    （2）在软件中绘制两点间的应力应变曲线，找到弹性阶段的状态100-500，在软件中直接计算出弹性模量和泊松比。

    （3）在软件中选取标距为30mm左右的两个点，找到两点变化的最大值，即可计算延伸率。

    （4）剪切强度：根据标准，可用最大剪应力来表示剪切强度。

    Pm为断裂前最大力与5%剪切应变对应力的较小值。

    （5）剪切模量：选取弹性阶段100-500状态，选取横向和纵向两组点对，在软件中直接计算出剪切模量。同时剪切模量也满足关系G=E/2(1+μ)

    本次试验拉伸加载过程中，利用新拓三维XTDIC系统对碳纤维试件进行全场变形应变测量，从试验可以看出，碳纤维的拉伸强度本身受到横截面积效应的影响，同时其离散型也受其影响，随着试样拉伸长度的增加，碳纤维的强度离散性也将增加。

    在评价碳纤维性能高低的各项指标下，拉伸力学性能无疑是最为受关注的，拉伸性能的水平在很大程度上是衡量碳纤维质量的指标。通过三维光学测量技术可以获取准确的碳纤维材料的各项力学性能数据，助力碳纤维材料的创新研发、投入生产和工业应用。