塑料彎曲性能測(cè)試總結(jié)

塑料彎曲性能測(cè)試總結(jié)高分子聯(lián)13-1劉元碧2016.3一、實(shí)驗(yàn)原理

彎曲試驗(yàn)有兩種加載方法，一種為三點(diǎn)式加載法，另一種為四點(diǎn)式加載法。在本試驗(yàn)中主要采用三點(diǎn)式加載法。試驗(yàn)時(shí)將一規(guī)定形狀和尺寸的試樣置于兩支座上，并在支座的中點(diǎn)施加一集中負(fù)荷，使試樣產(chǎn)生彎曲應(yīng)力和變形。此方法是使試樣在最大彎矩處及其附近破壞。二、儀器1、微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)。2、游標(biāo)卡尺。電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)三、試樣1、試樣要求可采用注塑、模塑、或由板材經(jīng)機(jī)械加工制成的矩形截面的試樣。試樣的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為（80±2）mm或更長(zhǎng)；（10±0.2）mm寬；（4±0.2）mm厚，也可以從標(biāo)準(zhǔn)的雙鏟形多用途試樣的中間平行部分截取，若不能獲得標(biāo)準(zhǔn)試樣，則長(zhǎng)度必須為厚度的20倍以上，試樣寬度由下表選定。試樣厚度小于1mm時(shí)不作彎曲試驗(yàn)，厚度大于50mm的板材，應(yīng)單面加工到50mm，且加工面朝上壓頭，這樣就會(huì)接近或消除其加工影響。對(duì)于各向異性材料應(yīng)沿縱橫方向分別取樣，使試樣的負(fù)荷方向與材料實(shí)際使用時(shí)所受彎曲負(fù)荷方向一致。試樣寬度2、試驗(yàn)條件選擇試驗(yàn)時(shí)應(yīng)按要求調(diào)節(jié)試驗(yàn)跨度和試驗(yàn)速度。ISOB標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：跨度應(yīng)為試樣厚度的15~17倍，對(duì)于厚度較大的單向纖維增強(qiáng)材料試樣，須采用較大的跨厚比（L/h）計(jì)算跨度，以避免因剪力使試樣分層，對(duì)于很薄的試樣，可采用較小的跨厚比計(jì)算的跨度，以便能在試驗(yàn)機(jī)的能量范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)定。試驗(yàn)速度選擇對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試樣為2.0mm/min。推薦試樣：試樣長(zhǎng)度和厚度之比應(yīng)為：L/d=20±1。四、實(shí)驗(yàn)步驟1．電子式萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)使用前預(yù)熱15分鐘。2．使用游標(biāo)卡尺測(cè)量試樣中間部位的寬度b和厚度d，每個(gè)測(cè)量三點(diǎn)，取其平均值，精確到0.02mm。3．調(diào)節(jié)好跨度，將試樣放于支架上，上壓頭與試樣寬度的接觸線須垂直于試樣長(zhǎng)度方向，試樣兩端緊靠支架兩頭。4．啟動(dòng)下降按鈕，試驗(yàn)機(jī)按設(shè)定的參數(shù)開(kāi)始工作。當(dāng)壓頭接觸到試樣后，計(jì)算機(jī)開(kāi)始自動(dòng)記錄試樣所受的載荷及其產(chǎn)生的位移數(shù)據(jù)。至試樣到達(dá)屈服點(diǎn)或斷裂時(shí)為止，立即停機(jī)。5．保存數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)作彎曲載荷-位移(撓度）曲線圖，并保存。通常設(shè)備能自動(dòng)記錄這一操作過(guò)程，以便得到完整的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。根據(jù)圖形分析試樣的彎曲力學(xué)行為。五、注意事項(xiàng)微機(jī)控制電子拉力試驗(yàn)機(jī)屬精密設(shè)備，在操作材料試驗(yàn)機(jī)時(shí)，務(wù)必遵守操作規(guī)程，精力集中，認(rèn)真負(fù)責(zé)。1、每次設(shè)備開(kāi)機(jī)后要預(yù)熱10min，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，才可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)工作；如果剛關(guān)機(jī)，需要再開(kāi)機(jī)，至少保證1min的間隔時(shí)間。任何時(shí)候都不能帶電插拔電源線和信號(hào)線，否則很容易損壞電氣控制部分。2、試驗(yàn)開(kāi)始前，一定要調(diào)整好限位擋圈，以免操作失誤損壞力值傳感器。3、試驗(yàn)過(guò)程中，不能遠(yuǎn)離試驗(yàn)機(jī)。4、試驗(yàn)過(guò)程中，除停止鍵和急停開(kāi)關(guān)外，不要按控制盒上的其他按鍵，否則會(huì)影響試驗(yàn)。5、試驗(yàn)結(jié)束后，一定要關(guān)閉所有電源。六、結(jié)果討論1．彎曲強(qiáng)度運(yùn)算式中，σfM——彎曲強(qiáng)度，MPa。F——試驗(yàn)過(guò)程中的最大載荷或應(yīng)變達(dá)到規(guī)定值的載荷，N。L——跨度，mm。b——試驗(yàn)寬度，mm。d——試驗(yàn)厚度，mm。2．撓度計(jì)算式中，Si——撓度，mm。ε——相應(yīng)的彎曲應(yīng)變。3．彎曲模量計(jì)算式中，Ef——彎曲模量。σf1——應(yīng)變值=0.0005時(shí)測(cè)量的應(yīng)力，MPa。σf2——應(yīng)變值=0.0025時(shí)測(cè)量的應(yīng)力，MPa。4．標(biāo)準(zhǔn)偏差代表所采用的樣本X1，X2,...,Xn的均值。ε(%)=(標(biāo)準(zhǔn)偏差/算術(shù)平均值)*100彎曲強(qiáng)度、彎曲模量取三位有效數(shù)字，撓度精確到兩位有效數(shù)字。七、數(shù)據(jù)處理七、數(shù)據(jù)處理從表格可以得到總體結(jié)果的誤差較小，結(jié)果為：σfM=40.708+1.3377（MPa）Si=5.89+0.119（mm）Ef=1732.974+100.5540（MPa）七、數(shù)據(jù)處理八、影響因素1．試樣尺寸和加工：試樣的厚度和寬度都與彎曲強(qiáng)度和撓度有關(guān)。2．加載壓頭半徑和支座表面半徑：如果加載壓頭半徑很小，對(duì)試樣容易引起較大的剪切力而影響彎曲強(qiáng)度，支座表面半徑會(huì)影響試樣跨度的準(zhǔn)確性。3．應(yīng)變速率：彎曲強(qiáng)度與應(yīng)變速率有關(guān)，應(yīng)變速率較低時(shí),其彎曲強(qiáng)度也偏低。4．試驗(yàn)跨度：當(dāng)跨厚比增大時(shí),各種材料均顯示剪切力的降低，可見(jiàn)用增大跨厚比可減少剪切應(yīng)力，使三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)更接近純彎曲。5．溫度：就同一種材料來(lái)說(shuō)，屈服強(qiáng)度受溫度的影響比脆性強(qiáng)度的大。九、心得體會(huì)通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)，我掌握了電子萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)原理以及使用其測(cè)定塑料的彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、撓度。我認(rèn)識(shí)到彎曲試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)、定義和分類，對(duì)彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、撓度的認(rèn)知也不再是一知半解，了解了三點(diǎn)式彎曲實(shí)驗(yàn)原理，清楚了規(guī)定試樣和試驗(yàn)要求。我覺(jué)得影響實(shí)驗(yàn)最主要的無(wú)非這四個(gè)：材料因素、設(shè)備因素、人為因素、溫度濕度因素。首先，我們用的是同一種材料，去掉了材料的影響，而且設(shè)備正常、溫度濕度適宜，又減小了設(shè)備、溫濕的影響。剩下的是人為的操作的影響，諸如測(cè)量尺寸、標(biāo)線的距離、夾試樣時(shí)的誤差等等都對(duì)實(shí)驗(yàn)造成不小的影響，但最終我們的實(shí)驗(yàn)還算是成功的。通過(guò)結(jié)果計(jì)算，分析影響因素，從而確定塑料材料的用途范圍和使用要求。我想，這也是彎曲試驗(yàn)的意義。謝謝觀看！一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、了解塑料沖擊性能測(cè)試的基本原理。2、熟悉塑料沖擊試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)、使用與維護(hù)。3、掌握塑料沖擊性能測(cè)試的基本知識(shí)和技能。4、理解影響測(cè)試結(jié)果的主要因素。5、了解落錘沖擊試驗(yàn)。二、查閱的資料《GB/T13525-92》、《GB/T9352-2008》、《GB/T17037.1-1997》、《GB/T17037.3-2003》、《GB/T5471-2008》、《ISO10724-1:1998》、《ISO2818-1994》、《GB/T2918-1998》、《GB/T2918》、《GB/T1843-2008》、《GB/T9639.1-2008》、《GB/T1043.1-2008塑料簡(jiǎn)支梁沖擊性能測(cè)定第一部分非儀器化沖擊試驗(yàn)》《塑料測(cè)試技術(shù)/譚壽再主編》三、實(shí)驗(yàn)原理沖擊試驗(yàn)主要有擺錘沖擊和落錘沖擊。擺錘沖擊根據(jù)試樣擺放的位置不同，又可分為簡(jiǎn)支梁式和懸臂梁式。簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)是將試樣安放在擺錘式?jīng)_擊機(jī)的規(guī)定位置上，然后利用擺錘自由落下，擺錘打擊簡(jiǎn)支梁試樣的中央，試樣受到?jīng)_擊而斷裂，試樣斷裂時(shí)單位面積或單位寬度所消耗的沖擊功即為沖擊強(qiáng)度。懸臂梁沖擊試驗(yàn)是將試樣安放在擺錘式?jīng)_擊機(jī)的規(guī)定位置上，然后利用擺錘自由落下，用擺錘打擊有缺口的懸臂梁的自由端，試樣受到?jīng)_擊而斷裂，試樣斷裂時(shí)單位面積或單位寬度所消耗的沖擊功即為沖擊強(qiáng)度。三、實(shí)驗(yàn)原理試驗(yàn)時(shí)，把擺錘抬高于機(jī)架的揚(yáng)臂上，使得擺錘獲得一定的位能，當(dāng)擺錘自由落下時(shí)，位能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能打在試樣條上使其斷裂，剩余的動(dòng)能再轉(zhuǎn)化為位能使擺錘上升到一定高度。假設(shè)整個(gè)過(guò)程中無(wú)能量的損失（空氣阻力消耗的功，試樣條飛出的動(dòng)能較小，可忽略不計(jì)）則根據(jù)下落前的揚(yáng)角（擺桿與軸中線的角度）和沖擊后擺桿上升的最大揚(yáng)角可計(jì)算出試樣沖斷所需要的功。A=WL(cosα-cosβ)A：沖斷試樣所消耗的功W：擺錘重量L：擺錘擺長(zhǎng)α：擺錘沖擊前的揚(yáng)角β：沖擊試樣后擺錘的升角四、儀器與樣品1、儀器簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)機(jī)懸臂梁沖擊試驗(yàn)機(jī)游標(biāo)卡尺2、樣品對(duì)于擺錘沖擊，我們選取缺口試樣進(jìn)行試驗(yàn)。擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)和落錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)五、試樣條件簡(jiǎn)支梁試樣類型和尺寸（單位：mm）缺口類型簡(jiǎn)支梁試樣懸臂梁試樣

懸臂梁試樣類型和尺寸（單位：mm）缺口類型五、試樣條件試樣應(yīng)比夾板內(nèi)徑至少大40mm，以便夾緊，每組試樣的厚度與同組試樣的平均厚度偏差不大于5%，每組試樣至少20個(gè)，表面應(yīng)光滑平穩(wěn)，無(wú)裂痕，無(wú)損傷或其他缺陷。實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)在23℃和相對(duì)濕度50%的條件下預(yù)處理40h。對(duì)吸水性強(qiáng)的材料應(yīng)做干燥處理。六、實(shí)驗(yàn)步驟擺錘沖擊1、樣條尺寸測(cè)量：用游標(biāo)卡尺測(cè)量樣條的中間部位，讀取樣條的寬度和厚度并記錄。（試樣每組至少5條）2、樣條的放置：樣條應(yīng)用合適的夾持力夾在支撐鉗口上（注意簡(jiǎn)支梁和懸臂梁的不同）3、將被動(dòng)指針指在最大能量處，按下沖擊按鈕，沖擊擺錘自動(dòng)下落沖擊樣條，在擺錘沖擊樣條后，在實(shí)驗(yàn)機(jī)左側(cè)接住擺錘，以便于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的判斷。（注意不要接擺錘桿，不要在較低處接擺錘，以防手受傷）4、讀取刻度盤(pán)上被動(dòng)指針指示的能量值并記錄，計(jì)算試樣的截面積。后按記錄表上的公式計(jì)算樣條的沖擊強(qiáng)度，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字。六、實(shí)驗(yàn)步驟5、樣條斷裂結(jié)果的判斷，樣條的斷裂有三種形式：（1）完全破壞：樣條經(jīng)過(guò)一次沖擊分成兩段或幾段（2）部分破壞：一種不完全破壞，即無(wú)缺口樣條或有缺口樣條的橫端面斷開(kāi)部分至少斷開(kāi)90%。（3）不破壞：一種不完全破壞，即無(wú)缺口樣條或有缺口樣條的橫端面斷開(kāi)部分小于90%。七、結(jié)果計(jì)算acN=Ec/(d*bN)式中，Ec：沖斷試樣所消耗的能量，Jd：試樣厚度，mmb：試樣寬度，mmbN：缺口試樣缺口底部剩余的寬度，mm1、缺口試樣的簡(jiǎn)支梁沖擊強(qiáng)度計(jì)算aiN=Ec/(d*bN)Ec：沖斷試樣所消耗的能量，Jd：試樣厚度，mmbN：缺口試樣缺口底部剩余的寬度，mm2、缺口試樣的懸臂梁沖擊強(qiáng)度計(jì)算八、數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)支沖擊懸臂沖擊

八、數(shù)據(jù)處理1、簡(jiǎn)支梁沖擊強(qiáng)度從表格可以得到吸收功和沖擊強(qiáng)度的誤差較大，其他的誤差較小，結(jié)果為：acN=5.370+1.1175（kj/m2）2、懸臂梁沖擊