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
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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
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•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
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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
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ß 3.试验影响因素 ß （1）跨厚比 ß 选择跨厚比时必须综合考虑剪力、支座水平推力以及压头
压痕等综合影响因素。
ß （2）应变速率
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
L0 标距
50
1B试样为机加工试样。
公差mm
+5~0
±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.5
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ß 四、测试步骤及影响因素
ß 1．测试步骤 ß （1）试样准备 ß 试样上必须标出确定标距的标记。 ß 试样不能扭曲，成对的平行面间要相互垂直，表面和边沿
品上直接取样。 ß 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; ß 不同方法制样的试验结果不具备可比性; ß 同一种制样方法，要求工艺参数和工艺过程也要相同; ß 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。
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ß （2）材料试验机 ß 影响因素主要有:测力传感器精度、速度控制精度、
不能有划痕、坑洞、污迹和毛刺。 ß （2）测量试样 ß 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。 ß （3）夹持 ß 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。
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•图5-7 四点式弯曲试验示意图
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二、测试仪器
ß 弯曲试验机应符合GB/T 17200-1997的要求。
ß 通常，拉伸试验用的机器也 能用来作弯曲试验，上部的 可动压头可用来做弯曲试验。
ß 能指示拉伸和压缩负载的具 有双重目的的负载传感器可 方便地对拉伸试验和压缩试 验的试验进行测定。
ß 在实际应用中，压缩负载并不总是瞬间加上的， 因此，不考虑塑料的刚度和强度对时间依赖性的 标准试验结果，就不能作为设计零件的基础。
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一、概念及测试原理
ß 1.概念 ß 压缩应力 指在压缩试验过程中的任何时刻，单位试样的
原始横截面上所承受的压缩负荷。 ß 压缩变形 指试样在压缩负荷作用下高度的改变量。 ß 压缩应变 每单位原始标距L0的长度减少量，为比值或百
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ß （3）标准偏差值按下式（5-4）计算
ß 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。
ß 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。
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ß 3．影响因素
ß （1）试样的制备与处理 ß 拉伸试验要求做成哑铃形试样; ß 制样方式有两种：一是用原材料制样；另一种是从制
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ß 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。
ß 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。
ß 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。
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ß 2．测试原理
ß 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。
ß 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
• 优选类型和试样尺寸
类型 A B
测量 模量 强度
长度l 50±2 10±0.2
ß 塑料拉伸试验参照的标准为 GB/T1040-2006。
ß 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；
ß 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。
ß 在某些情况下可以使用多用途试样。
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符号
名称 尺寸mm 1A型试样
公差 mm
符号
名称
尺寸 mm
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ß （4）操作过程 ß 一般情况下,拉伸速度快,屈服应力和拉伸强度增大,
而断裂伸长率将减小。 ß 高速拉伸时,分子链段的运动跟不上外力作用的速
度,塑料呈现脆性行为,表现为拉伸强度增大,断裂伸 长率减小。 ß （5）数据处理 ß 现在的材料试验机多数由计算机控制,数据处理已 程序化,但是有些数据还是依靠人为测试和计算的, 如试样尺寸、位移变化、伸长率计算及脱机试验等。
第五章塑料力学性能测 试
2020/12/11
第五章塑料力学性能测试
ß 一、概念及测试原理
ß 1．基本概念 ß 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。 ß 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。 ß 拉伸强度：是在拉伸试验过程中，试样承受的最大拉伸应 力。 ß 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。 ß 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。
ß （4）引伸计安装 ß （5）试验速度 ß 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。 ß （6）数据的记录 ß 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。 ß （7）试样数量 ß 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。
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二、测试仪器
ß 1.引伸计； ß 2.固定上限位； ß 3.引伸计导杆； ß 4.中横梁； ß 5.上夹具； ß 6.样条； ß 7.下夹具； ß 8.传感器； ß 9.下限位； ß 10.急停开关
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•
•
拉伸试验用夹具
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三、测试标准和试样
应用自动记录装置来执行这一操作过程，以便得到完整 的应力/应变曲线图。 ß （5）根据力/挠度或应力/挠度曲线或等效的数据来确定 相关应力、挠度和应变值。 ß （6）试验结果以每组5个试样的算术平均值表示。试样 在跨度中部分三分之一以外断裂，试验结果应作废，并 应重新取样进行试验。
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夹具、同轴度和数据采集频率等。 ß 测力传感器一般要求传感器的精度在0.5%以内。 ß 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。 ß 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。 ß （3）试验环境 ß 影响塑料拉伸试验结果的因素主要是温度和湿度。
GB/T 2918-1998规定,标准实验室环境温度为 (23±2)℃,相对湿度为45%～55%。
应与推荐试样相同，如下式（5-5）所示： l/h=20±1
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•表5-3 与试样厚度h相关的宽度值b 单位：mm
公称厚度h
1＜h≤3 3＜h≤5 5＜h≤10
宽度b*
25.0±0.5 10.0±0.5 15.0±0.5
公称厚度h
10＜h≤20 20＜h≤35 35＜h≤50
宽度b*
ß 在相同的试样厚度下，跨度越大则应变速率越小；试验速 度越大则应变速率越大。
ß （3）加载压头圆弧和支座圆弧半径
ß 加载压头圆弧半径过小，造成压头与试样之间不是线接触， 而是面接触；若压头半径过大，对于大跨度就会增加剪力 的影响，容易产生剪切断裂。
ß （4）温度
ß 弯曲强度都随着温度升高而下降，但下降程度各有不同。
用无量纲的比或百分数（％）表示。 ß 断裂弯曲应变：试样断裂时的弯曲应变，用无量纲的比
或百分数（％）表示。 ß 弯曲弹性模量或弯曲模量：应力差与对应的应变差之比。