基礎(chǔ)實驗-塑料彎曲強度-實驗講義

1、塑料彎曲強度實驗 塑料彎曲實驗常用作熱固性脆性材料的力學(xué)性能評價。可以將其看做是沖擊韌性的放大。本質(zhì)上是拉伸和彎曲的復(fù)合，最終直接關(guān)系到材料的剪切強度?！緦嶒?zāi)康摹?. 掌握塑料彎曲強度測量的基本原理2. 掌握簡支梁彎曲性能的測量方法；3. 了解彎曲強度實驗方法適用的材料范圍?！緦嶒炘怼堪言嚇又纬蓹M梁，使其在跨度中心以恒定速度彎曲，直到試樣斷裂或者變形達到預(yù)定值，測量該過程中對試樣施加的壓力。4. 基本定義。1. 試驗速度speed of testing,支座與壓頭之間相對運動的速率,單位 mm/min 。2. 彎曲應(yīng)力 flexural stress Jf試樣跨度中心外表面的正應(yīng)力 ,

2、按 9.1 的 (3) 式計算 , 單位 MPa 。3. 斷裂彎曲應(yīng)力 flexural stress at break, fB試樣斷裂時的彎曲應(yīng)力 ( 見圖 1 的曲線 a 和 b), 單位 MPa 。4. 彎曲強度 flexural stretngth, 陽試樣在彎曲過程中承受的最大彎曲應(yīng)力 ( 見國 1 的曲線 a 和 b), 單位 MPa 。5. 在規(guī)定撓度時的彎曲應(yīng)力 flexural stress at conventional deflection Jfc達到 3.7 規(guī)定的撓度 sc 時的彎曲應(yīng)力 ( 見圖 1 的曲線 C), 單位 MPa 。6. 撓度 deflection

3、d在彎曲過程中 , 試樣跨度中心的頂面或底面偏離原始位置的距離 , 單位 mm 。7. 規(guī)定撓度 conventionai deflection ,Sc規(guī)定撓度為試樣厚度 h 的 1.5 倍 , 單位 mm 。當(dāng)跨度 L=16h 時 , 規(guī)定撓度相當(dāng)于彎曲應(yīng)變?yōu)?3.5% ( 見 3.8) 。 8. 彎曲應(yīng)變 flexural strain, f試樣跨度中心外表面上單元長度的微量變化 , 用無量綱的比或百分數(shù) (%) 表示。按 9.2 的式 (4) 計算。9. 斷裂彎曲應(yīng)變 flexural strain at break , 如試祥斷裂時的彎曲應(yīng)變 ( 見圖 1 的曲線 a 和 b) 。用元

4、量綱的比或百分數(shù) (%) 表示。10. 彎曲強度下的彎曲應(yīng)變 flexural strain at flexural strength dfM最大彎曲應(yīng)力時的彎曲應(yīng)變 ( 見圖 1 的曲線 a 和 b) 。用無量綱的比或百分數(shù) (%) 表示。11. 彎曲彈性模量或彎曲模量 modulus of elasticity in flexure ;flexure modulus ,Ef應(yīng)力差 f2-m 與對應(yīng)的應(yīng)變差 ( f2=0.0025) 一 f1=0.0005) 之比 見 9.2 的式 (5 ) , 單位 MPa 。5.實驗裝置兩個支座和中心壓頭的位置情況如圖 2 所示 , 支座和壓頭之間的平行

5、度應(yīng)在土 0.02mm 以內(nèi)。 壓頭半徑 Rl 和支座半徑凡的尺寸如下 zRl=5.0mm ± 0.1mm；R2=2.0mm ± 0.2mm，試樣厚度運 3mm，Rz=5.0mm ±0.2mm, 試樣厚度 >3mm跨度 L 應(yīng)可調(diào)節(jié)。注 彎曲模量僅是楊氏彈性模量的近似值。注 能借助計算機用兩個不同的應(yīng)力 / 應(yīng)變點測定模量品 , 即把這兩點間的曲線經(jīng)線性回歸處理后來表示。6.試樣6.1 形狀和尺寸 推薦尺寸 (單位為mm)長度 l=80±2寬度 b=10.0±0.2厚度 h=4.0±0.2其他試樣：當(dāng)不可能或不能采用推薦試樣時，

6、需符合下面的要求。試樣長度和厚度之比應(yīng)與推薦試樣相同，如式(1)要求l/h=20±1 (1)試樣寬度應(yīng)采用表2給出的規(guī)定值 片材試樣應(yīng)根據(jù) IS02818 的規(guī)定從片材上機加工制取。 長纖維增強塑料應(yīng)根據(jù) IS01268 或其他規(guī)定或約定的方法加工成板材 , 然后按 IS01268 的規(guī)定或機加工制取試樣。 6.4 檢查試樣不可扭曲 , 表面應(yīng)相互垂直或平行 , 表面和棱角上應(yīng)無刮痕、麻點、凹陷和飛邊。 對照直尺、矩尺和平板 , 目視檢查試樣是否符合上述要求 , 并用游標(biāo)卡尺測量。試驗前 , 應(yīng)剔除測量或觀察到的有一項或多項不符合上述要求的試樣 , 或?qū)⑵浼庸さ胶线m的尺寸和形狀。6.

7、5試樣數(shù)量-6.5.1 在每一試驗方向上至少應(yīng)測試五個試樣 ( 見圖 3) 。如果要求平均值有更高的精密度 , 測量的試 樣數(shù)量可能會超過五個 , 具體的試樣數(shù)量可用置信區(qū)間進行估算 (95% 概率 , 見 GB/T3360) 。 試樣在跨度中部 1/3 外斷裂的試驗結(jié)果應(yīng)予作廢 , 并應(yīng)重新取樣進行試驗。7.狀態(tài)調(diào)節(jié)試樣應(yīng)按其材料標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進行狀態(tài)調(diào)節(jié) , 若元相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)時 , 應(yīng)從 GB/T2918-1998 中選擇最合 適的條件進行狀態(tài)調(diào)節(jié)。另有商定的 , 如高溫或低溫試驗除外。8試驗步驟1. 試驗應(yīng)在受試材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的環(huán)境中進行 , 若無類似標(biāo)準(zhǔn)時 , 應(yīng)從GB/T2918-1998 中

8、選擇最合 適的環(huán)境進行試驗。另有商定的 , 如高溫或低溫試驗除外。測量試樣中部的寬度 b, 精確到 0.1mm; 厚度 h , 精確到 0.01mm, 計算一組試樣厚度的平均值。 剔除厚度超過平均厚度允差士 0.5% 的試樣 , 并用隨機選取的試樣來代替。調(diào)節(jié)跨度 L, 使符合式 (2):L=(16 土 1)h (2)并測量調(diào)節(jié)好的跨度 , 精確到 0.5% 。除下列情況外 , 都應(yīng)用式 (2) 計算跨度 ：a) 對于較厚且單向纖維增強的試樣 , 為避免剪切時分層 , 在計算兩支撐點間距離時 , 可用較大的L/ 比。b) 對于較薄的試樣 , 為適應(yīng)試驗設(shè)備的能力 , 在計算跨度時用較小的 L/

9、比。c) 對于軟性的熱塑性塑料 , 為防止支座嵌入試樣 , 可用較大的 L/比。3 按受試材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定設(shè)置試驗速度 , 若無類似標(biāo)準(zhǔn) , 應(yīng)從表 1 中選一速度值 , 使應(yīng)變速率盡可能接 近 1%/min, 這一試驗速度使每分鐘產(chǎn)生的撓度近似為試樣厚度值的 0.4 倍 , 例如 , 符合 6.1.1 推薦試 樣的試驗速度為2mm/min4 把試樣對稱地放在兩個支座上 , 并于跨度中心施加力 （見圖2）。5 記錄試驗過程中施加的力和相應(yīng)的撓度 , 若可能 , 應(yīng)用自動記錄裝置來執(zhí)行這一操作過程 , 以便得 到完整的應(yīng)力 / 應(yīng)變曲線圖（見式3） 根據(jù)力 / 撓度或應(yīng)力 / 撓度曲線或等效的數(shù)據(jù)來

10、確定 關(guān)應(yīng)力、撓度和應(yīng)變值。 9. 數(shù)據(jù)處理1. 彎曲強度計算（彎曲強度公式）式中 F 一一施加的力 ,N;L 一一跨度 ，mm b 一一試樣寬度 ,mmh 一一試樣厚度 ,mm 。2. 彎曲模量對于彎曲模量的測量 , 先根據(jù)給定的彎曲應(yīng)變 f1=0.0005 和 fz=0.0025, 按式 (4) 計算相應(yīng)的撓 （彎曲模量公式）式中 si, 一一單個撓度 ,mm fi 一一相應(yīng)的彎曲應(yīng)變 , 即上述的 f1 和 f2 值 ;L 一 -一跨度 ,mmh 一一試樣厚度 ,mm 。再根據(jù)式 (5) 計算彎曲模量 Ef, 用 MPa 表示 :Ef=( f2 一 f1)/( f2 一 fl) .(5)式中 : fl 一一撓度為 s1 時的彎曲應(yīng)力 ,MPap f2撓度為 s2 時的彎曲應(yīng)力 ,MPa 。注8：若借助計算機來計算。 所有計算彎曲性能的公式僅在線性應(yīng)力 / 應(yīng)變行為才是精確的， 因此對大多數(shù)塑料僅