拉伸性能的測定修改版

1、文件編號版 本第1版拉伸性能的測定 修 改 號0頁 數(shù)第 12 頁 共 12 頁拉伸性能的測定1原理沿試樣縱向主軸恒速拉伸，直到斷裂或應(yīng)力（負(fù)荷）或應(yīng)變（伸長）達(dá)到某一預(yù)定值，測量這一過程中試樣承受的負(fù)荷及其伸長。2.術(shù)語和定義2.1 標(biāo)距（L0）試樣中間部分兩標(biāo)線之間的初始距離，以mm為單位。2.2實(shí)驗(yàn)速度（）在實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)機(jī)夾具分離速度，以mmmin為單位。2.3拉伸應(yīng)力 tensile stress 在試樣標(biāo)距長度內(nèi)任何給定時(shí)刻每單位原始橫截面積上所受的拉伸力以MPa為單位。 2.3.1拉伸屈服應(yīng)力, 屈服應(yīng)力 tensile stress at yieldyield stress

2、y發(fā)生應(yīng)力不增加而應(yīng)變增加時(shí)的最初應(yīng)力以MPa為單位 該應(yīng)力值可能小于材料的最大應(yīng)力(見圖1中的曲線b和曲線c)。 2.3.2拉伸斷裂應(yīng)力 tensile stress at break B 試樣斷裂時(shí)的拉伸應(yīng)力(見圖1)以MPa為單位。 2.3.3拉伸強(qiáng)度 tensile strength M在拉伸試驗(yàn)過程中試樣承受的最大拉伸應(yīng)力(見圖1)以MPa為單位。 2.3.4 x%應(yīng)變拉伸應(yīng)力(見4.4) tensile stress at x% strain x應(yīng)變達(dá)到規(guī)定值x%時(shí)的應(yīng)力以MPa為單位。 適用于既無屈服點(diǎn)又不易拉斷的軟而韌的材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線上無明顯屈服點(diǎn)的情況見圖1中的曲線d)x

3、 值應(yīng)按有關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或由相關(guān)方商定。但在任何情況下x 都必須小于拉伸強(qiáng)度所對應(yīng)的應(yīng)變。如土工格柵產(chǎn)品中的2%、5%拉伸力。 此條用于取代92版的“偏置屈服應(yīng)力” 2.4拉伸應(yīng)變 tensile strain 標(biāo)距原始單位長度的增量用無量綱的比值或百分?jǐn)?shù)(%)表示。 適用于脆性材料活韌性材料在屈服點(diǎn)以前的應(yīng)變超過屈服點(diǎn)后的應(yīng)變則以“拉伸標(biāo)稱應(yīng)變”代替。 2.4.1拉伸屈服應(yīng)變 tensile strain at yield y 屈服應(yīng)力時(shí)的拉伸應(yīng)變見4.3.1和圖1中的曲線b和曲線c用無量綱的比值或百分?jǐn)?shù)%表示。 2.4.2拉伸斷裂應(yīng)變 tensile strain at break B 試

4、樣未發(fā)生屈服而斷裂時(shí)與斷裂應(yīng)力相對應(yīng)的拉伸應(yīng)變見圖1中的曲線a和曲線d用無量綱的比值或百分?jǐn)?shù)（%）表示。 屈服后斷裂的情況見5.1。 修訂后的GB/T 1040不再使用“斷裂伸長率”的概念而以“拉伸斷裂應(yīng)變”、“斷裂標(biāo)稱應(yīng)變”代替。 2.4.3拉伸強(qiáng)度應(yīng)變 tensile strain at tensile strength m試樣未出現(xiàn)屈服或在屈服點(diǎn)時(shí)與拉伸強(qiáng)度相對應(yīng)的拉伸應(yīng)變見圖1中的曲線a、c和曲線d用無量綱的比值或百分?jǐn)?shù)%表示。 拉伸強(qiáng)度高于屈服應(yīng)力的情況見5.2。 2.5拉伸標(biāo)稱應(yīng)變 nominal tensile strain t 兩夾具之間距離夾具間距原始單位長度的增量，用無量綱

5、的比值或百分?jǐn)?shù)（%）表示。 只適用于韌性材料屈服點(diǎn)后的應(yīng)變，它表示沿試樣自由長度總的相對伸長率。由于韌性材料在屈服點(diǎn)后應(yīng)力基本不變而應(yīng)變迅速增加，試樣很快變細(xì)、變長，準(zhǔn)確測量兩標(biāo)線之間的距離變得相當(dāng)困難，為此采用夾具間的原始距離替代試驗(yàn)標(biāo)距、夾具間的距離增量代替伸長改稱為“拉伸標(biāo)稱應(yīng)變”。 2.5.1斷裂標(biāo)稱應(yīng)變 nominal tensile strain at break tB 試樣屈服后斷裂(見圖1中的曲線b和曲線c)時(shí)與斷裂拉伸應(yīng)力（見3.2）相對應(yīng)的拉伸標(biāo)稱應(yīng)變用無量綱的比值或百分?jǐn)?shù)（%）表示。 無屈服的斷裂情況（見4.2）。 2.5.2拉伸強(qiáng)度標(biāo)稱應(yīng)變 nominal tensil

6、e strain at tensile strength tM拉伸強(qiáng)度出現(xiàn)在屈服之后（見圖1中的曲線b）與拉伸強(qiáng)度對應(yīng)的標(biāo)稱應(yīng)變，用無量綱的比值或百分?jǐn)?shù)（%）表示。 沒有屈服或拉伸強(qiáng)度出現(xiàn)在屈服點(diǎn)時(shí)的情況，見4.3。 2.6拉伸彈性模量 modulus of elasticity in tension Et應(yīng)力2與1的差值（2-1）與對應(yīng)的應(yīng)變2與1的差值(2 1；1=0.00052=0.0025)的比值 見圖1中的曲線d和10.3中的公式(8)以MPa為單位。 此定義不適用于薄膜和橡膠。 注：借助計(jì)算機(jī)可以用監(jiān)測點(diǎn)間曲線部分的線性回歸代替以兩個不同的應(yīng)力-應(yīng)變點(diǎn)來測量模量Et。 此定義的幾何

7、意義就是應(yīng)力-應(yīng)變曲線上（1，1）點(diǎn)與（2，2）兩點(diǎn)間割線的斜率。由于曲線不是完全平滑的此方法的測試誤差較大。2.7泊松比 Poissons ratio 在縱向應(yīng)變對法向應(yīng)變關(guān)系曲線的起始線性部分內(nèi)垂直于拉伸方向上的兩坐標(biāo)軸之一的拉伸應(yīng)變與拉伸方向上的應(yīng)變之比的負(fù)值, 用無量綱的比值表示。 按照相應(yīng)的軸向,泊松比可用b(寬度方向)或h(厚度方向)來標(biāo)識。 n=n式中: n 泊松比,以法向n=b(寬度)或h(厚度)上的無量綱比值表示 縱向應(yīng)變n n=b(寬度)或h(厚度)時(shí)的法向應(yīng)變。 泊松比優(yōu)先用于長纖維增強(qiáng)材料。 由于標(biāo)準(zhǔn)的變化,在標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實(shí)施后將要求試驗(yàn)機(jī)提供的數(shù)據(jù)類型、計(jì)算方式符合標(biāo)準(zhǔn)的

8、要求。試驗(yàn)機(jī)企業(yè)需要修改試驗(yàn)程序以適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)的要求 3 .GB/T 1040對試驗(yàn)機(jī)的要求 3.1、試驗(yàn)機(jī) 3.1.1 概述 試驗(yàn)機(jī)應(yīng)符合ISO 5893 和本標(biāo)準(zhǔn)5.1.25.1.5的規(guī)定。 3.1.2 試驗(yàn)速度 試驗(yàn)機(jī)應(yīng)能達(dá)到表1所規(guī)定的試驗(yàn)速度(見4.2)。 試驗(yàn)速度仍為9種但1mm/min的允許偏差由±50%提高到±20%試驗(yàn)機(jī)企業(yè)應(yīng)引起注意。表1 推薦的試驗(yàn)速度速度mm/min公差1±20 a)2±20 a)5±2010±2020±1050±10100±10200±10500±

9、;10a)這些公差均小于GB/T 17200所標(biāo)明的允差。3.1.3 夾具 用于夾持試樣的夾具與試驗(yàn)機(jī)相連，使試樣的長軸與通過夾具中心線的拉力方向重合，例如可通過夾具上的對中銷來達(dá)到。應(yīng)盡可能防止被夾持試樣相對于夾具滑動。推薦使用下述類型的夾具，當(dāng)施加在試樣上的拉力增加時(shí)，能保持或增加對試樣的夾持力，且不會在夾持處引起試樣過早破壞。3.1.4 負(fù)荷指示裝置 負(fù)荷指示器應(yīng)帶有能顯示試樣所承受的總拉伸負(fù)荷的裝置。該裝置在規(guī)定的試驗(yàn)速度下應(yīng)無慣性滯后，指示負(fù)荷的準(zhǔn)確度至少為實(shí)際值的1%，應(yīng)注意之處均列在GB/T 17200中有對應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)。3.1.5 引伸計(jì) 引伸計(jì)應(yīng)符合GB/T 17200 規(guī)定，

10、應(yīng)能測量試驗(yàn)過程中任何時(shí)刻試樣標(biāo)距的相對變化。該儀器最好，但不是必須能自動記錄這種變化且在規(guī)定的試驗(yàn)速度下應(yīng)基本上無慣性滯后并能以相關(guān)值的1%或更佳精度測量標(biāo)距的變化。這相當(dāng)于在測量模量時(shí)，在50mm標(biāo)距基礎(chǔ)上能準(zhǔn)確至±1m。 當(dāng)引伸計(jì)連接在試樣上時(shí)，應(yīng)小心操作以使試樣產(chǎn)生的變形和損壞減至最小。引伸計(jì)和試樣之間基本無滑動。 試樣也可以裝縱向應(yīng)變規(guī)，其精度應(yīng)為對應(yīng)值的1%或更優(yōu)。用于測量模量時(shí)，相當(dāng)于應(yīng)變精度為20×106（20微應(yīng)變）。選擇應(yīng)變規(guī)表面處理和粘接劑應(yīng)以能顯示被試材料的所有性能為宜。3.2 測量試樣寬度和厚度的儀器3.2.1 硬質(zhì)材料 應(yīng)使用測微計(jì)或等效的儀器測

11、量，其讀數(shù)精度為0.02mm或更優(yōu)。測量頭的尺寸和形狀應(yīng)適合于被測量的試樣，不應(yīng)使試樣承受壓力而明顯改變所測量的尺寸。3.2.2 軟材料 應(yīng)使用讀數(shù)精度為0.02mm或更優(yōu)的度盤式測微計(jì)來測量試樣，其壓頭應(yīng)帶有圓形平面，同時(shí)在測量時(shí)能施加（20±3）kPa的壓力。4試樣4.1試樣形狀和尺寸要求 選用的是高分子材料檢測的形狀和尺寸（參照標(biāo)準(zhǔn)國標(biāo)GB/T 1040-92中的II型試樣及尺寸 ） 其它國標(biāo)的尺寸要求一覽： 高分子試樣的制備和尺寸要求I ：I型試樣及尺寸 試樣的制備和尺寸要求III ：III型試樣及尺寸 試樣的制備和尺寸要求IV ：IV型試樣及尺寸 4.2 試樣的制備尺寸要求

12、：塑料材料選擇試樣類型試樣材料類型試樣制備方法最佳厚度mm試驗(yàn)速度硬質(zhì)熱塑性塑熱塑性增強(qiáng)塑料注塑 模壓4B C D E F硬質(zhì)熱塑性塑料板 熱固性塑料板含層壓板機(jī)械加工2A B C D E F G軟質(zhì)熱塑性塑料及板注塑、模壓 板材機(jī)械加工和沖切加工2F G H I熱固性塑料(含填充、增強(qiáng)塑料）注塑 模壓C熱固性塑料板機(jī)械加工B C D A:1mm/min, B:2mm/min, C:5mm/min, D:10mm/min, E:20mm/min, F:50mm/min, G:100mm/min ,H:200mm/min，I:500mm/min 4.3 標(biāo)線 如果使用光學(xué)引伸計(jì)，特別是對于薄片和

13、薄膜，應(yīng)在試樣上標(biāo)出規(guī)定的標(biāo)線，標(biāo)線與試樣的中心距離大致相等，兩標(biāo)線間的距離的測量精度應(yīng)達(dá)到1%或更優(yōu)。標(biāo)線不能刻劃或者沖刻或者壓印在試樣上，以免損壞受試材料，應(yīng)采用對受試材料無影響的標(biāo)線，而且所劃的每條線要盡量窄。4.4 試樣的檢查 試樣應(yīng)無扭曲，相鄰的平面間應(yīng)相互垂直。表面和邊緣應(yīng)無劃痕、空洞、凹陷和毛刺。試樣可與直尺、直角尺、平板比對，應(yīng)用目測并用螺旋微測器檢查是否符合這些要求。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)試樣有一項(xiàng)或幾項(xiàng)不合要求時(shí)，應(yīng)舍棄或在實(shí)驗(yàn)前機(jī)器加工至合適的尺寸和形狀。5 試樣數(shù)量5.1 每個受試方向和每項(xiàng)性能（拉伸模量、拉伸強(qiáng)度等）的實(shí)驗(yàn)數(shù)量不少于5個。如果需要精密度更高的平均值，試樣數(shù)量可多于

14、5個，可用置信區(qū)間（95%概率，見ISO 2602:1980）估算得出。5.2 應(yīng)廢棄在肩部斷裂或者塑形變形擴(kuò)展到整個肩寬的啞鈴形試樣并取樣重新實(shí)驗(yàn)。5.3 當(dāng)試樣在夾具內(nèi)出現(xiàn)滑移或在距任一夾具10mm以內(nèi)斷裂，或者明顯缺陷導(dǎo)致過早破壞時(shí)，由此試樣得到的數(shù)據(jù)不應(yīng)用來分析結(jié)果，應(yīng)取試樣重新實(shí)驗(yàn)。由于這些數(shù)據(jù)的變化是受試材料性能變化的函數(shù)，因此，無論數(shù)據(jù)怎樣變化，不應(yīng)隨意舍棄數(shù)據(jù)。注：如果多數(shù)的破壞出現(xiàn)在可接受破壞判據(jù)以外時(shí)，可用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析得出數(shù)據(jù)。但一般認(rèn)為最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能是過低的。在這種情況下，最好重復(fù)實(shí)驗(yàn)，以減少不可接受實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可能性。6 實(shí)驗(yàn)步驟6.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境應(yīng)在與試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)相同環(huán)

15、境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，除非有關(guān)方面另有商定，例如在高溫或低溫下實(shí)驗(yàn)。6.2 試樣尺寸在每個試樣中部距離標(biāo)距每端5mm以內(nèi)測量寬度b和厚度h。寬度b精確至0.1mm，厚度h精確至0.02。記錄每個試樣寬度和厚度的算術(shù)平均值，以便用于其他計(jì)算。6.3 夾持將試樣放到夾具中，務(wù)必使試樣的長軸線與實(shí)驗(yàn)機(jī)的軸線成一條直線。當(dāng)使用夾具對中時(shí)，為得到準(zhǔn)確對中，應(yīng)在緊固夾具前稍微繃緊試樣，然后平穩(wěn)而牢固地夾緊夾具，以防止試樣滑移。6.4 預(yù)應(yīng)力試樣在實(shí)驗(yàn)前應(yīng)處于基本不受力狀態(tài)。但在薄膜試樣對中時(shí)可能產(chǎn)生這種預(yù)應(yīng)力，特別是較軟材料由于夾持壓力，也能引起這種預(yù)應(yīng)力。在測量模量時(shí)，實(shí)驗(yàn)初始應(yīng)力0，不應(yīng)超過下值，見式（1）：

16、05×10-4Et(1)與此相對應(yīng)的預(yù)應(yīng)變應(yīng)滿足E00.05%。當(dāng)測量相關(guān)應(yīng)力（如：y、M、B）時(shí)，應(yīng)滿足式（2）：010-2(2)6.5 引伸計(jì)的安裝平衡預(yù)應(yīng)力后，將校準(zhǔn)過的引伸計(jì)安裝到試樣的標(biāo)距上并調(diào)正，根據(jù)3.1.5所述，裝上縱向應(yīng)變規(guī)。如需要，測出初始距離（標(biāo)距）。如要測定泊松比，則應(yīng)在縱軸和橫軸方向上同時(shí)安裝兩個伸長或應(yīng)變測量裝置。用光學(xué)方法測量伸長時(shí)，應(yīng)按4.3的規(guī)定在試樣上標(biāo)出測量標(biāo)線。測定拉伸標(biāo)稱應(yīng)變t（見4.5）時(shí)，用夾具移動距離表示試樣自由長度的伸長。6.6 實(shí)驗(yàn)速度根據(jù)有關(guān)材料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定實(shí)驗(yàn)速度，如果缺少這方面的資料，可與有關(guān)方面根據(jù)表4.2商定。測定彈性模

17、量、屈服點(diǎn)前的應(yīng)力應(yīng)變性能及測定拉伸強(qiáng)度和最大伸長時(shí)，可能需要采用不同的速度。對于每種實(shí)驗(yàn)速度，應(yīng)分別使用單獨(dú)的試樣。測定彈性模量時(shí)，選擇的實(shí)驗(yàn)速度應(yīng)盡可能使應(yīng)變速率接近每分鐘1%標(biāo)距。GB/T 1040與受試材料相關(guān)的部分給出了適用于不同類型試樣速度。6.7 數(shù)據(jù)的記錄記錄實(shí)驗(yàn)過程中試樣承受的負(fù)荷及與之對應(yīng)的標(biāo)線間或夾具間距離的增量，此操作最好采用能得到完整應(yīng)力應(yīng)變曲線的自動記錄系統(tǒng)見第七章式（3）、式（4）和式（5）。根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變曲線或其他適當(dāng)方法，測定需要的應(yīng)力和應(yīng)變。對于超出可接受破壞判據(jù)以外的諸種破壞，見5.2和5.3的要求。7 結(jié)果計(jì)算和表示7.1 應(yīng)力計(jì)算 根據(jù)試樣的原始橫截面積

18、按式（3）計(jì)算應(yīng)力值：FA.（3）式中： 拉伸應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）；F 所測的對應(yīng)負(fù)荷，單位為牛（N）；A 試樣原始橫截面積，單位為平方毫米（mm2）。7.2 應(yīng)變計(jì)算 根據(jù)標(biāo)距由式（4）或式（5）計(jì)算應(yīng)變值：L0L0.（4）（）LL×100.（5）式中： 應(yīng)變，用比值或百分?jǐn)?shù)表示；L 0 試樣的標(biāo)距，單位為毫米（mm）；L0 試樣標(biāo)記間長度的增量，單位為毫米（mm）。應(yīng)當(dāng)根據(jù)夾具間的初始距離由式（6）或式（7）來計(jì)算由2.5定義的拉伸標(biāo)稱應(yīng)變值:t LL.（6）t（）LL×100.（7） 式中： t 拉伸標(biāo)稱應(yīng)變，用比值或者百分?jǐn)?shù)表示；L 夾具間的初始距離，單位為毫米（mm）；L 夾具間距離的增量，單位為毫米（mm）；7.3 模量計(jì)算 根據(jù)兩個規(guī)定的應(yīng)變值按式（8）計(jì)算由2.6定義的拉伸彈性模量：Et= （2- 1）（2- 1）.（8） 式中： Et 拉伸彈性模量，單位為兆帕（MPa）; 1 應(yīng)變值1