第一届网络课程大赛 高分子材料拉伸性能测试 拉伸性能测试.ppt

拉伸性能测试 陈绍军 一、概念及测试原理 1．基本概念 应变：当材料受外力作用，而所处的条件使它不能产生惯性移动时，它的几何形状和尺寸将发生变化，这种变化就称为应变。 应力：在任何给定时刻，在试样标距长度内，每单位原始横截面积上所受的拉伸负荷。 拉伸强度：是在拉伸试验过程中，试样承受的最大拉伸应力。 拉伸强度标称应变：拉伸强度出现在屈服之后时，与拉伸强度相对应的拉伸标称应变。 拉伸弹性模量：在弹性形变区（应力-应变曲线的初始直线部分），材料所承受的应力与产生相应的应变之比。 2．测试原理 在规定的试验温度、湿度与拉伸速度下，通过对塑料试样的纵轴方向施加拉伸载荷，使试样产生形变直至材料破坏。 记录下试样破坏时的最大负荷和对应的标线间距离的变化等情况，可绘制出应力-应变曲线。 曲线A：脆性材料；曲线B：有屈服点的韧性材料；曲线C：无屈服点的韧性材料 应力―应变曲线一般分为两个部分：弹性变形区和塑性变形区。 在弹性变形区域，材料发生可完全恢复的弹性变形，应力和应变成正比例关系。 曲线中直线部分的斜率即是拉伸弹性模量值，它代表材料的刚性。弹性模量越大刚性越好。 在塑性变形区域，应力和应变增加不再成正比关系，最后出现断裂。 二、测试仪器 1.引伸计； 2.固定上限位； 3.引伸计导杆； 4.中横梁； 5.上夹具； 6.样条； 7.下夹具； 8.传感器； 9.下限位； 10.急停开关 拉伸试验用夹具 三、测试标准和试样 塑料拉伸试验参照的标准为GB/T1040-2006。 制备拉伸试样的方法很多，最常用的方法是注射模塑或压缩模塑； 也可以通过机械加工从片材、板材和类似形状的材料上切割。 在某些情况下可以使用多用途试样。 表5-1 1A型和1B型试样尺寸及公差 符号 名称 尺寸mm 公差mm 符号 名称 尺寸mm 公差mm 1A型试样 1B型试样 L3 总长（最小） 150 L3 总长（最小） 150 L 夹具间距离 115 ±1.0 L 夹具间距离 L2 +5~0 r 半径 20～25 r 半径（最小） 60 b2 端部宽度 20 ±0.2 b2 端部宽度 20 ±0.2 b1 窄部分宽度 10 ±0.2 b1 窄部分宽度 10 ±0.2 h 优选厚度 4 ±0.2 h 优选厚度 4 ±0.2 L0 标距 50 ±0.5 L0 标距 50 ±0.5 1A型试样为优先选用的直接模塑多用途试样 1B试样为机加工试样。 四、测试步骤及影响因素 1．测试步骤 （1）试样准备 试样上必须标出确定标距的标记。 试样不能扭曲，成对的平行面间要相互垂直，表面和边沿不能有划痕、坑洞、污迹和毛刺。 （2）测量试样 在塑料试样中部距离标距每端5mm以内测量试样中间平行部分的宽度和厚度，宽度精确至0.1mm，厚度精确至0.02 mm。每个试样测量3点，取算术平均值。 （3）夹持 将试样放到夹具中，务必使试样的长轴线与试验机的轴线成一条直线。 （4）引伸计安装 （5）试验速度 拉伸试验方法国家标准规定的试验速度范围为l～500mm/min，分为9种速度。 （6）数据的记录 记录试验过程中试样承受的负荷及与之对应的标线间或夹具间距离的增量。 （7）试样数量 每个受试方向和每项性能应至少试验5个试样。如果需要精密度更高的平均值，试样数量可多于5个。 推荐试验速度 速度（mm/min） 允许偏差（%） 速度（mm/min） 允许偏差（%） 1 ±20 50 ±10 2 ±20 100 ±10 5 ±20 200 ±10 10 ±20 500 ±10 20 ±10 2．结果计算和表示 （1）应力按式5-1计算： （2）应变按式5-2、5-3计算 （3）标准偏差值按下式（5-4）计算 式中：S，标准偏差值； ，单个测定值； ，组测定值的算术平均值；n，测定个数。 计算结果以算术平均值表示，σt取三位有效数字，εt、S取二位有效数字。 3．影响因素 （1）试样的制备与处理 拉伸试验要求做成哑铃形试样; 制样方式有两种：一是用原材料制样；另一种是从制品上直接取样。 用原材料制成试样有几种方法，包括模压成型、注塑成型、压延成型或吹膜成型等; 不同方法制样的试验结果不具备可比性; 同一种制样方法，要求工艺参数和工艺过程也要相同; 试样制备好后,要按GB/T 2918-1998标准，在恒温恒湿条件下放置处理。 （2）材料试验机 影响因素主要有:测力传感器精度、速度控制精度、夹具、同轴度和数据采集频率等。 测力传感器一般要求传感器的精度在0.5%以内。 拉伸速度要求平稳均匀,速度偏高或偏低都会影响拉伸结果。 试验机的同轴度不好,拉伸位移将偏大,拉伸强度有时将受到影响,结果偏小。 （3）试验环境 影响塑料拉伸试验结果的因素主要是温度