基礎(chǔ)實驗塑料拉伸強度的測定實驗講義

1、塑料拉伸強度的測定【實驗?zāi)康摹?1) 掌握塑料拉伸強度的測定方法。(2) 學(xué)會由被測試材料的應(yīng)力 -應(yīng)變曲線判斷材料的類型?！緦嶒炘怼克芰系睦煨阅苁撬芰狭W(xué)性能中最重要、最基本的性能之一。幾乎所有的塑料都要考核拉伸性能的各項指標 , 這些指標的高低很大程度地決定該種塑料的使用場合。拉伸性能的好壞 , 可以通過拉伸試驗進行檢驗。如拉伸強度、拉伸斷裂應(yīng)力、拉伸屈服 應(yīng)力、偏置屈服應(yīng)力、拉伸彈性模量、斷裂伸長率等。從這些測試值的高低 , 可對塑料的拉 伸性能作出評價。拉伸試驗測出的應(yīng)力、應(yīng)變對應(yīng)值 , 可繪制應(yīng)力一應(yīng)變曲線。從曲線上可得到材料的各 項拉伸性能指標值。曲線下方所包括的面積代表材料的

2、拉伸破壞能。它與材料的強度和韌性 相關(guān)。強而韌的材料 , 拉伸破壞能大 , 使用性能也佳。拉伸試驗可為質(zhì)量控制 , 按技術(shù)要求驗收或拒收產(chǎn)品。研究、開發(fā)與工程設(shè)計及其他目的提供數(shù)據(jù)。所以說 , 拉伸性能測試是非常重要的一項試驗。（1）定義1. 拉伸應(yīng)力試樣在計量標距范圍內(nèi) , 單位初始橫截面上承受的拉伸負荷。2. 拉伸強度在拉伸試驗中 , 試樣直到斷裂為止 , 所承受的最大拉伸應(yīng)力。3. 拉伸斷裂應(yīng)力在拉伸應(yīng)力一應(yīng)變曲線上 , 斷裂時的應(yīng)力。 4. 拉伸屈服應(yīng)力在拉伸應(yīng)力 -應(yīng)變曲線上 , 屈服點處的應(yīng)力。 5. 偏置屈服應(yīng)力應(yīng)力一應(yīng)變曲線偏離直線性達規(guī)定應(yīng)變百分數(shù) ( 偏置 ) 時的應(yīng)力。

3、6. 斷裂伸長率在拉力作用下 , 試樣斷裂時 , 標線間距離的增加量與初始標距之比的百分率。7. 彈性模量在比例極限內(nèi) , 材料所受應(yīng)力 ( 拉、壓、彎、扭、剪等 ) 與產(chǎn)生的相應(yīng)應(yīng)變之比。8. 屈服點。應(yīng)力 -應(yīng)變曲線上 , 應(yīng)力不隨應(yīng)變增加的初始點。 9. 應(yīng)變。材料在應(yīng)力作用下 , 產(chǎn)生的尺寸變化與原始尺寸之比。（2）高分子材料應(yīng)力-應(yīng)變的五種類型A. 特點是軟而弱拉伸強度低 , 彈性模量小 , 且伸長率也不大 , 如溶脹的凝膠等。B. 特點是硬而脆拉伸強度和彈性模量較大 , 斷裂伸長率小 , 如聚苯乙C. 特點是硬而強。拉伸強度和彈性模量大 , 且有適當(dāng)?shù)纳扉L率 , 如硬聚氯乙D. 的

4、特點是軟而韌。斷裂伸長率大 , 拉伸強度也較高 , 但彈性模量低 , 如天然橡膠、順丁橡膠等。E. 特點是硬而韌。彈性模量大、拉伸強度和斷裂伸長率也大 , 如聚對苯二甲酸乙二醇醋、尼龍等。由以上 5 種類型的應(yīng)力 -應(yīng)變曲線 , 可以看出不同的高分子材料的斷裂過程。（3）實驗試樣與設(shè)備a. 試樣形狀:拉伸試驗共有 4 種類型的試樣 :I 型試樣 ( 雙鏟型 ), 見圖 2-3； 型試樣( 啞鈴型 ), 見圖 2-4; 型試樣 (8 字型 ), 見圖 2-5；型試樣 ( 長條型 ), 見圖 2-6 b. 實驗儀器設(shè)備。拉伸機 ( 瑞格爾萬能電子拉伸試驗機) 、游標卡尺、直尺、千分 尺、記號筆。c

5、. 拉伸時的速度設(shè)定：塑料屬粘彈性材料 , 它的應(yīng)力松弛過程與變形速率緊密相關(guān) , 應(yīng)力松弛需要一個時間過當(dāng)?shù)退倮鞎r , 分子鏈來得及位移、重排 , 呈現(xiàn)韌性行為。表 現(xiàn)為拉伸強度減小 , 而斷裂伸長率增大。高速拉伸時 , 高分子鏈段的運動跟不上外力作用速 度 , 呈現(xiàn)脆性行為。表現(xiàn)為拉伸強度增大 , 斷裂伸長率減小。由于塑料品種繁多 , 不同品種 的塑料對拉伸速度的敏感不同。硬而脆的塑料對拉伸速度比較敏感 , 一般采用較低的拉伸速 度。韌性塑料對拉伸速度的敏感性小 , 一般采用較高的拉伸速度 , 以縮短試驗周期 , 提高效率。拉伸試驗方法國家標準規(guī)定的試驗速度范圍為 1500mm/min,

6、 分為 9 種速度 不同品種的塑料可在此范圍內(nèi)選擇適合的拉伸速度進行試驗?！緦嶒灢襟E】(1) 在試樣中間平行部分坐標線 , 示明標距 Go 。(2) 游標卡尺、千分尺測量標線間試樣的厚度和寬度 , 每個試樣測量 3 點 , 取算術(shù)斗均值。(3) 試驗速度應(yīng)根據(jù)受試材料和試樣類型進行選擇。(4) 夾具夾持試樣時 , 要使試樣縱軸與上、下夾具中心連線重合 , 且松緊要適宜。防 試樣滑脫或斷在夾具內(nèi)。(5) 根據(jù)材料強度的高低選用不同噸位的試驗機 , 使示值在表盤滿刻度的 10%9OP范圍內(nèi) , 示值誤差應(yīng)在± 1% 之內(nèi)。并及時進行校準。(6) 試祥斷裂在中間平行部分之外時 , 此試驗作

7、廢 , 應(yīng)另取試樣補做。(7) 記錄。【實驗結(jié)果計算】(1) 拉伸強度或拉伸斷裂應(yīng)力、拉伸屈服應(yīng)力、偏置屈服應(yīng)力按下式計算 :式中： t 拉伸強度或拉伸斷裂應(yīng)力、拉伸屈服應(yīng)力、偏置屈服應(yīng)力 ,MPa; P 最大負荷或斷裂負荷、屈服負荷、偏置屈服負荷 ,N; B試樣寬度 ,m; d 試樣厚度 ,m 。(2) 斷裂伸長率按下式計算 : 式中t 斷裂伸長率 ,%； Go 試樣原始標距 ,m G 試樣斷裂時標線間距離 ,m ；(3) 標準偏差值按下式計算 : 式中 S標準偏差值 ；xi單個測定值 R組測定值的算術(shù)平均值 ；n 測定個數(shù)。計算結(jié)果以算術(shù)平均值表示 , t 取 3 位有效數(shù)字 ; t 、 S 取 2 位有效數(shù)字。【影晌因素】溫度的影響 , 高分子材料的力學(xué)性能表現(xiàn)出對溫度的依賴性