【精品】PPT课件 塑料常规力学性能的测试
实验二十二 塑料常规力学性能测试
实验二十二塑料常规力学性能测试本实验包括：拉伸试验，压缩试验，静弯曲试验，剪切试验，冲击试验。
概述一、测试标准方法聚合物材料日新月异，种类繁多，根据其用途和力学状态，人们通常把它们分为塑料、橡胶、纤维三大类合成材料。
各类材料的性能要求、测试方法都不尽相同。
我们这里只介绍应用最广的塑料类聚合物材料的一些常规力学性能的通用测试方法。
这些方法操作简单，技术条件有严格的统一规定，测试较快。
其结果可作为不同材料的质量比较，生产上的品质控制和质量验收的依据，有的还可以作为应用中使用性能指标和工程设计的数据。
为了测试数据相比，要求测试方法的技术条件和操作方法统一化、标准化、设备仪器定型化。
根据这些方法的完善程度，国内外均分别划分为内部标准方法、企业标准方法、部（或局）标准方法和国家标准方法，甚至还有国际标准方法。
塑料类聚合物材料的常规力学性能测试方法在我国已逐步建立起了一套原化学工业部标准方法均须有关负责部门审查标准公布方才有效，国家标准由中华人民共和国龟甲标准总局审定发布。
二、影响测试结果的一些因素影响塑料测试结果的因素很多，由内在因素也有外在因素。
内在因素如：材料本身分子量的大小及分布不同，结构规整性，取向和结晶程度各异，内在存在的各种缺陷的多寡等。
外部因素如：试样在制备过程中加工条件的差别所引起的应力分布，机械缺陷等。
试验过程中温度、湿度的变化等等。
从测试角度来说，我们主要考虑与测试结果精度有关的因素。
这类因素也很多，如拉伸等试验中作用力速度即拉伸速度等，都必须严格控制没，否否则结果不能重复也不可比，给数据的分析、取用带来麻烦甚至可靠性也值得怀疑。
因此，各项测试都必须合理地规定技术条件，严格操作，使各种影响结果的因素所造成的误差趋于最小，这就是要制定标准试验方法的原因。
由于下列每种试验方法的影响因素还将分别讨论，这里仅就力学性能测试中共同的影响因素简单讨论一下。
（一）试样1、试样制备制备试样一般有两个途径：（1）从板、片、棒等制成品或半制成品上合理地切取材料，经一定的机械加工质量关系很大。
塑料物理性能测试(PPT 47页)
片或板材
边长为61mm±1mm的正方形，厚度为1.0mm±0.1mm
成品、挤出物、薄 片或层压片
长、宽60mm±2mm，厚度1.0±0.1mm或者2.0±0.1mm 的方形试样；
或被测材料的长、宽61 mm±1mm，一组试样有相同的 形状（厚度和曲面）
各向异性增强塑料 边长≤100×厚度
• （四）试验设备及影响因素
• 用比重瓶测定相应的混合浸渍液的密度，试样的密度就介
于二者之间。
s
mIL mw
w
• 2．试验设备 • 天平、玻璃量筒、滴定管、恒温水浴、容量瓶、温度计、
平头玻璃搅拌棒。 • 3. 方法要求 • （1）称量较低密度的浸渍液、恒温到23℃±0.5℃； • （2）将试样放入到量筒中。 • （3）观察试样的现象 • （4）继续滴加重浸渍液 • （5）用比重瓶法来测定混合浸渍液的密度； • （6）称量已干燥的比重瓶质量； • （7）将配好的混合液装入比重瓶，在规定温度恒温 • （8）称其质量。 • 4. 影响因素 • （1）试样大小 • （2）试样上吸附气泡 • （3）轻重两种浸渍液的选择
• （2）试样 试样必须是容易确定中心位置，无空穴或其 他容易形成气泡的表面缺欠。切割必须用锐利的刀片，避 免由于压缩引起密度的改变。
• （3）打捞试样 ，必须小心，以避免破坏密度梯度液密度 的线性平衡。
• （4）玻璃浮标的标定一定要准确。观察试样的中心位置 时，通常用测高仪，如用人眼观察，一定要求水平观察口。
• 2．落球法及落球粘度
• （1）落球粘度 • 落球法是根据测定已知质量和体积的小球在被测液体中通
过一定高度的液体柱所需要的时间，从而测定粘液的粘度。
• （2）测量原理及计算 • 上图是最简单的落球式粘度计，测定钢球通过刻度所需要
塑料的几种力学性能的测试
塑料常规力学性能的测试(拉伸冲击弯曲)影响塑料力学性能的因素•影响塑料力学性能的因素很多，有聚合物结构的影响（如：聚合物种类，分子量及其分布，是否结晶等），有成型加工的影响（如：成型加工的方式及加工条件导致结晶度、取向度的变化，试样的缺陷等）；有测试条件的影响（如：测试温度，湿度，速度等），它们会导致实验重复性差等缺陷，所以力学性能的测试有严格的测试标准，如GB1042-92规定：环境温度为25±1℃，相对湿度为65±5%，样品的尺寸、形状均有统一规定，实验结果往往为五次以上平均。
拉伸实验•一实验目的•掌握塑料拉伸强度的测试原理及测试方法,并能分析影响因素；加深对应力----应变曲线的理解,并从中求出有用的多种机械性能数据；观察拉伸时出现的屈服,裂纹,发白等现象。
二实验原理•拉伸试验是对试样沿纵轴向施加静态拉伸负荷，使其破坏。
通过测定试样的屈服力，破坏力，和试样标距间的伸长来求得试样的屈服强度，拉伸强度和伸长率。
定义•拉伸应力：试样在计量标距范围内，单位初始横截面上承受的拉伸负荷。
•拉伸强度：在拉伸试验中试样直到断裂为止，所承受的最大拉伸应力。
•拉伸断裂应力：在拉伸应力-应变曲线上，断裂时的应力。
•拉伸屈服应力：在拉伸应力-应变曲线上，屈服点处的应力。
•断裂伸长率：在拉力作用下，试样断裂时，标线间距离的增加量与初始标距之比，以百分率表示。
•ε断=(L-L0)/L0×100%•式中：L0------试样标线间距离，mm•L-------试样断裂时标线间距离，mm•弹性模量：在比例极限内，材料所受应力与产生响应的应变之比。
应力-应变曲线•由应力-应变的相应值彼此对应的绘成曲线，通常以应力值作为纵坐标，应变值作为横坐标。
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，材料发生可完全恢复的弹性变形，应力和应变呈正比例关系。
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。
第三章 塑料的力学性能-课.ppt课件
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3
第一节 概述
塑料是一种高聚物材料。高聚物材料是所有已知材料中 力学性能变化范围最宽的材料，包括从液体（熔体）、高 弹体到刚硬的玻璃体，不同状态下其力学行为差别很大。
如聚苯乙烯制品往往很脆，一敲就碎；尼龙制品则很坚 韧，不易变形也不宜破碎；而聚乙烯塑料薄膜则非常柔软。 高聚物力学性能的这种多样性，为其不同场合的应用提供 了广阔的选择余地。然而，与金属材料相比，高聚物是典 型的粘弹性材料，即同时具有粘性液体和弹性固体的双重 力学性能，其力学行为对温度和时间的依赖性很强。高聚 物的粘弹性使高聚物的力学性能变化复杂，并对高聚物制 品的加工和使用产生重要影响。
性质，表征它们力学性能的材料常数远不止上述 几项。如单轴取向的材料，有5个独立的弹性模量， 包括纵向杨氏模量、横向杨氏模量、纵向剪切模
量、横向剪切模量和体积模量。此外还有纵向泊 松比和横向泊松比。
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14
第2节 塑料力学性能对时间的依赖性
凡有时间依赖性的性质称为松弛特性，也称为弛 豫特性。高聚物力学行为的特性之一就是具有强 烈的时间依赖性，也就是说，高聚物的力学性能 随外力作用的时间而发生改变。时间t是评价高聚 物力学行为中不可或缺的重要参数。与时间有关 的材料的力学行为主要有蠕变及其回复、应力松 弛。
特
向相反，作用在同 向相反的两个力。 一直线上的两个力。
点
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10
应变 应力
张应变：
l l0 l0
真应变：
l dl i
l l0 i
张应力：
F
真应力： A 0
F A
切应变：
压缩应变：
第五章塑料力学性能测试
•表5-1 1A型和1B型试样尺寸及公差
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
r 半径
Байду номын сангаас
20～25
r
半径（最小） 60
b2 端部宽度 20 b1 窄部分宽度 10 h 优选厚度 4
±0.2 b2 端部宽度 20 ±0.2 b1 窄部分宽度 10 ±0.2 h 优选厚度 4
第五章塑料力学性能测试
三、测试标准和试样
ß 塑料的弯曲试验的标准方法是GB/T 9341-2008。 ß 可采用注塑、模塑、或由板材经机械加工制成矩形截面积
的试样，也可从标准的多用途试样的中间平行部分截取。 ß 推荐试样尺寸：长度l：80±2mm；宽度b：10.0±0.2mm；
厚度h：4.0±0.2mm。 ß 当不可能或不希望采用推荐试样时，试样长度和厚度之比
第五章塑料力学性能测试
•推荐试验速度
速度
允许偏差 速度
允许偏差
（mm/min） （%） （mm/min） （%）
1
±20
50
±10
2
±20
100 ±10
5
±20
200 ±10
10
±20
500 ±10
20
±10
第五章塑料力学性能测试
ß 2．结果计算和表示 ß （1）应力按式5-1计算： ß （2）应变按式5-2、5-3计算
ß 2．结果计算和表示 •（1）塑料弯曲应力按下式（5-6）计算： •（2）塑料挠度按下式（5-7）计算： •（3）塑料弯曲模量按下式（5-8）计算
实验二十二 塑料常规力学性能测试
实验二十二塑料常规力学性能测试本实验包括：拉伸试验，压缩试验，静弯曲试验，剪切试验，冲击试验。
概述一、测试标准方法聚合物材料日新月异，种类繁多，根据其用途和力学状态，人们通常把它们分为塑料、橡胶、纤维三大类合成材料。
各类材料的性能要求、测试方法都不尽相同。
我们这里只介绍应用最广的塑料类聚合物材料的一些常规力学性能的通用测试方法。
这些方法操作简单，技术条件有严格的统一规定，测试较快。
其结果可作为不同材料的质量比较，生产上的品质控制和质量验收的依据，有的还可以作为应用中使用性能指标和工程设计的数据。
为了测试数据相比，要求测试方法的技术条件和操作方法统一化、标准化、设备仪器定型化。
根据这些方法的完善程度，国内外均分别划分为内部标准方法、企业标准方法、部（或局）标准方法和国家标准方法，甚至还有国际标准方法。
塑料类聚合物材料的常规力学性能测试方法在我国已逐步建立起了一套原化学工业部标准方法均须有关负责部门审查标准公布方才有效，国家标准由中华人民共和国龟甲标准总局审定发布。
二、影响测试结果的一些因素影响塑料测试结果的因素很多，由内在因素也有外在因素。
内在因素如：材料本身分子量的大小及分布不同，结构规整性，取向和结晶程度各异，内在存在的各种缺陷的多寡等。
外部因素如：试样在制备过程中加工条件的差别所引起的应力分布，机械缺陷等。
试验过程中温度、湿度的变化等等。
从测试角度来说，我们主要考虑与测试结果精度有关的因素。
这类因素也很多，如拉伸等试验中作用力速度即拉伸速度等，都必须严格控制没，否否则结果不能重复也不可比，给数据的分析、取用带来麻烦甚至可靠性也值得怀疑。
因此，各项测试都必须合理地规定技术条件，严格操作，使各种影响结果的因素所造成的误差趋于最小，这就是要制定标准试验方法的原因。
由于下列每种试验方法的影响因素还将分别讨论，这里仅就力学性能测试中共同的影响因素简单讨论一下。
（一）试样1、试样制备制备试样一般有两个途径：（1）从板、片、棒等制成品或半制成品上合理地切取材料，经一定的机械加工质量关系很大。
塑料力学性能
项目
理论学习
基本概念 与原理 测试标准 仪器使用
仪器结构
工作原理
使用要点
实训
制备 试样 测量 试样 测试 性能 问题 处理
结果讨论
影响因素 试样 操作 数据处理
项目报告
学习内容 项目名称 学习目的
• • • • • 查阅资料 制定方案 测试操作 结果讨论 影响因素 讨论
总结体会
塑料拉伸性能试验
what
why
How
基本概念
测试方法 测试标准 测试仪器 试样 实验条件 实验操作 结果表示
影响因素
What
塑料硬度测试
what
why
How
基本概念
测试方法 测试标准 测试仪器 试样 实验条件 实验操作 结果表示
影响因素
What why How
基本概念
测试方法 测试标准 测试仪器 试样 实验条件 实验操作 结果表示
影响因素
塑料弯曲性能测试
What?
• 弯曲性能
How?
• 测试塑料 的弯曲性 能
Why?
• 测试塑料 样 实验条件 实验操作 结果表示
影响因素
塑料冲击性能测试
学习任务
测试塑料力学性能
塑料力学性能
•材料抵抗外力与变形所呈现的性能 •指材料在不同环境（温度、介质、湿度）下，承受各种外加载荷（拉伸、 压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征。
静载荷
• 拉伸 • 弯曲 • 压缩
动载荷
• 冲击
表面性 能
• 硬度 • 摩擦
学习内容
• 测试塑料拉伸性能 • 测试塑料弯曲性能 • 测试塑料冲击性能 • 测试塑料硬度
塑料的力学性能测试
塑料的力学性能测试1、拉伸性能在规定的试验温度、湿度及拉伸速度下，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。
影响因素：(1)试样的制备与处理(2)材料试验机(3)试验环境(4)操作过程(5)数据处理2、弯曲性能测定塑料弯曲性能采用的第一种方法是三点负载体系，第二种方法是四点负载体系。
影响因素：(1)跨厚比(2)应变速率(3)加载压头圆弧和支座圆弧半径(4)温度(5)操作影响检测标准相关标准GB/T1040-2006塑料拉伸性能的测定本标准共分五个部分，第1部分：总则;第2部分：模塑和挤塑塑料的试验条件;第3部分：薄膜和薄片的试验条件;第4部分：各向同性和正交各向同性纤维增强复合材料的试验条件;第5部分：单向纤维增强复合材料的试验条件。
GB/T2918-1998塑料试样状态调节和试验的标准环境本标准代替GB/T2918-1982，提出了各种塑料及各类试样在相当于实验室平均环境条件的恒定环境条件下进行状态调节和试验的规范。
GB/T17200-2008橡胶塑料拉力、压力和弯曲试验机(恒速驱动)技术规范本标准规定了在恒定的驱动速度下工作的适用于橡胶、塑料和粘接材料试验用的拉伸试验系统的技术要求。
也适用于弯曲、剪切和压缩试验系统。
GB/T1043.1-2008塑料简支梁冲击性能的测定第1部分：非仪器化冲击本部分规定了塑料在规定条件下测定简支梁冲击强度的方法。
规定了几种不同类型的试样和试验。
根据材料类型、试样类型和缺口类型规定了不同的试验参数。
GB/T1843-2008塑料悬臂梁冲击强度的测定本标准规定了在标准条件下测定塑料悬臂梁冲击强度的方法，以及多种不同类型的试样和试验的类型。
根据材料、试样和缺口规定了不同的试验参数。
GB/T9871-2008硫化橡胶或热塑性橡胶老化性能的测定拉伸应力松弛试验本标准规定了三种测量试样在给定伸长状态下应力变化的方法，目的是测定橡胶硫化胶的老化性能。
第三章 塑料的力学性能-课.ppt
ε ε3 ε2 ε1 ε1 ε2 ε3 蠕变及蠕变回复曲线
t
1 2 3
E1
E2
(1 e
t
) t 3
讨论：如果τ很长，分子间内摩擦阻力很大： 如果τ很短，分子间内摩擦阻力很小： 由蠕变曲线得到材料的本体粘度 蠕变的影响因素
如果在一定时间后去除外载，高聚物会逐渐回复到它原来的 状态，其蠕变回复过程可以看作是如下两个应力的叠加作用：
第2节 塑料力学性能对时间的依赖性
凡有时间依赖性的性质称为松弛特性，也称为弛 豫特性。高聚物力学行为的特性之一就是具有强 烈的时间依赖性，也就是说，高聚物的力学性能 随外力作用的时间而发生改变。时间t是评价高聚 物力学行为中不可或缺的重要参数。与时间有关 的材料的力学行为主要有蠕变及其回复、应力松 弛。 为了评价高聚物力学行为的时间依赖性，可以选 一定大小的应力作用于试样，观察它在不同时刻 应变的响应；或者给试样施加一应变，观察不同 时刻维持该应变所需的应力。
讨论：
对塑料蠕变现象的研究，将帮助我们合理地选用 材料。从上图可以看出，含有芳杂环的刚链高聚 物，具有较好的抗蠕变性能，是广泛应用的工程 塑料，可以用来替代金属材料制造机械零件。对 于蠕变比较严重的材料，使用时需采取必要的预 防措施。如硬聚氯乙烯有良好的耐腐蚀性能，可 以用于化工管道、容器等，但它容易蠕变，使用 时必须增加支架以防止蠕变。聚四氟乙烯是塑料 中摩擦系数最小的，因而有很好的自润滑性能， 但由于其蠕变现象严重，不能做机械零件，但是 很好的密封材料。
1 d 0 E dt
分离变量：
d
E
dt
当t=0 ，σ=σ0 时积分： (t ) d
塑料的ppt课件
特种塑料
如聚醚醚酮（PEEK）、聚砜（ PSU）等，具有极佳的耐高温、 耐腐蚀和绝缘性能，常用于航空
航天、医疗等领域。
塑料的应用领域
建筑领域
塑料可用于制造门窗、管道、 电线电缆等建筑材料和装修材 料。
汽车制造领域
塑料可用于制造汽车零部件， 如汽车内饰、保险杠、发动机 罩等。
包装领域
塑料被广泛用于制造食品、饮 料、药品等产品的包装容器和 包装袋。
塑料的可持续发展与政策建议
限制一次性塑料制品
限制或禁止生产、销售和使用一次性塑料制品，推广可重复使用 的替代品。
鼓励创新和技术进步
鼓励研发可降解塑料和替代材料，提高塑料回收和再生利用率。
强化政策监管
制定严格的塑料污染防治法规和标准，加强生产和消费环节的监管 。
05 未来塑料科技的发展趋势
高性能塑料的研发与应用
电子电器领域
塑料可用于制造各种电子元件 、电器外壳、插头插座等。
医疗器械领域
塑料可用于制造医疗器械，如 输液管、呼吸机管道等。
02 塑料的生产与加工
塑料的生产流程
原料准备
根据生产需要，将各 种塑料树脂、添加剂 和填料混合在一起， 形成塑料原料。
熔融
将塑料原料加热至熔 点以上，使其成为粘 稠的液体。
塑料的机械性能与测试
拉伸强度
塑料的拉伸强度是指其在拉力作用下所能承受的 最大应力。根据不同的塑料类型，其拉伸强度范 围在10-100MPa之间。
冲击强度
冲击强度是指塑料在受到冲击力时的抵抗能力。 一些塑料如聚碳酸酯（PC）具有较高的冲击强度 ，常用于制造需要承受冲击的部件。
弯曲强度
弯曲强度是指塑料在受到弯曲应力时的最大应力 值。与拉伸强度类似，不同塑料的弯曲强度也有 所不同。
塑料不同测试标准性能测试ppt课件
PS
ABS
PVC
PE
PP
PMMA
1.05—1.5 1.5—2.5 1.3—1.4 1.4—1.6 1.5—1.8 3.0—3.6
精选编辑ppt
31
体积电阻率
体积电阻率，是材料每单位立方体积的电阻。 该试验可以按如下方法进行：将材料在500伏特电压下保持1分钟，并测
ABS
PA6
PA66
PBT
PC
PET
POM
LCP
126
200
205
155
150
150
172
217
塑料加入玻纤后强度显著增大。
精选编辑ppt
22
冲击强度
用于评价材料的抗冲击 能力或者判断材料的脆性 和韧性程度，因此冲击强 度也称为冲击韧性。冲击 强度是试样在冲击破坏过 程中所吸收的能量与原始 横截面积之比。冲击强度 根据试验设备不同，可分 为简支梁冲击强度和悬臂 梁冲击强度。
精选编辑ppt
14
洛氏硬度：D785
以规定直径的钢球压头，先用初载荷压入试样，继而增至主载荷， 然后恢复至初载荷，造成的压痕深度增量作为材料硬度，称为洛氏硬 度。以符号HR表示
HR K e c
e——初载荷增至主载荷再返回初载荷的压痕深度增量（mm） c——常数，0.002mm K——常数，130
洛氏硬度标尺 R L M E
初试验力/N 98.07 98.07 98.07 98.07
主试验力/N 588.4 588.4 980.7 980.7
压头直径/mm 12.700 6.350 6.350 3.175
工程塑料一般用R、M标尺，精不选编同辑标ppt尺不能转换，但有对应表。 15
塑料的力学性能指标.ppt
5 冲击性能
3 拉伸性能
4 弯曲性能
2 主要性能指标
1 硬度性能
硬度是塑料低抗压变形，特别是低抗压永久变形，抗压痕，耐 划伤性的衡量尺度。
＜ ＜ 一般 热固性塑料ຫໍສະໝຸດ 度热塑性塑料硬度 碳钢与合金钢
塑料硬度通常会随环境温度和湿度不同有所变化，温度升高 和湿度增大都会使硬度减少。
硬度性能指标
2 磨损性能
摩擦副接触表面间因摩擦使材料不断损耗的现象称为磨损。
磨损性能指标
3 拉伸性能
在规定的试验条件下，对试样施以轴向拉伸载荷，直至试 样断裂过程中试样所承受的最大拉伸应力，称为塑料的拉伸强度。
拉伸性能指标
4 弯曲性能
在规定的试验条件下对试样施以静态三点式弯曲载荷，直 至试样断裂过程中，试样的最大弯曲应力，称塑料的弯曲强度 。
弯曲性能指标
5 冲击性能
塑料冲击性能通常用其韧性表征，是塑料抵抗快速载荷引 起破坏的能力，工程上主要用冲击强度表示。
冲击性能指标
谢谢大家
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主要内容
1
力学性能概念与类型
2
主要性能指标
3
1 力学性能概念与类型
塑料的力学性能是指塑料在外力作用下抵抗产生塑性形变和 断裂的特性。
一般除了强度之外，弹性、硬度、塑性和韧性等部属于材料 的力学性能范围。
2 磨损性能
1 硬度性能