塑料的力學(xué)性能測試

1、2021/3/10講解：XX1 第五章第五章 力學(xué)性能測試力學(xué)性能測試 第一節(jié)第一節(jié) 拉伸性能拉伸性能 2021/3/10講解：XX2 一、概念及測試原理一、概念及測試原理 1 1基本概念基本概念 當(dāng)材料受外力作用，而所處的條件使它不能產(chǎn)生慣當(dāng)材料受外力作用，而所處的條件使它不能產(chǎn)生慣 性移動(dòng)時(shí)，它的幾何形狀和尺寸將發(fā)生變化，這種變化就性移動(dòng)時(shí)，它的幾何形狀和尺寸將發(fā)生變化，這種變化就 稱為應(yīng)變。稱為應(yīng)變。 在任何給定時(shí)刻，在試樣標(biāo)距長度內(nèi)，每單位原始在任何給定時(shí)刻，在試樣標(biāo)距長度內(nèi)，每單位原始 橫截面積上所受的拉伸負(fù)荷。橫截面積上所受的拉伸負(fù)荷。 是在拉伸試驗(yàn)過程中，試樣承受的最大拉伸應(yīng)是在

2、拉伸試驗(yàn)過程中，試樣承受的最大拉伸應(yīng) 力。力。 拉伸強(qiáng)度出現(xiàn)在屈服之后時(shí)，與拉伸拉伸強(qiáng)度出現(xiàn)在屈服之后時(shí)，與拉伸 強(qiáng)度相對應(yīng)的拉伸標(biāo)稱應(yīng)變。強(qiáng)度相對應(yīng)的拉伸標(biāo)稱應(yīng)變。 在彈性形變區(qū)（應(yīng)力在彈性形變區(qū)（應(yīng)力- -應(yīng)變曲線的初始直應(yīng)變曲線的初始直 線部分），材料所承受的應(yīng)力與產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變之比。線部分），材料所承受的應(yīng)力與產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變之比。 2021/3/10講解：XX3 2 2測試原理測試原理 在規(guī)定的試驗(yàn)溫度、濕度與拉伸速度下，通過對塑料試樣在規(guī)定的試驗(yàn)溫度、濕度與拉伸速度下，通過對塑料試樣 的縱軸方向施加拉伸載荷，使試樣產(chǎn)生形變直至材料破壞。的縱軸方向施加拉伸載荷，使試樣產(chǎn)生形變直至材料破

3、壞。 記錄下試樣破壞時(shí)的最大負(fù)荷和對應(yīng)的標(biāo)線間距離的變化記錄下試樣破壞時(shí)的最大負(fù)荷和對應(yīng)的標(biāo)線間距離的變化 等情況，可繪制出應(yīng)力等情況，可繪制出應(yīng)力- -應(yīng)變曲線。應(yīng)變曲線。 曲線曲線A A：脆性材料；曲線：脆性材料；曲線B B： 有屈服點(diǎn)的韌性材料；曲線有屈服點(diǎn)的韌性材料；曲線C C： 無屈服點(diǎn)的韌性材料無屈服點(diǎn)的韌性材料 2021/3/10講解：XX4 應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)變曲線一般分為兩個(gè)部分：彈性變應(yīng)變曲線一般分為兩個(gè)部分：彈性變 形區(qū)和塑性變形區(qū)。形區(qū)和塑性變形區(qū)。 在在彈性變形區(qū)域彈性變形區(qū)域，材料發(fā)生可完全恢復(fù)的彈，材料發(fā)生可完全恢復(fù)的彈 性變形，應(yīng)力和應(yīng)變成正比例關(guān)系。性變形，應(yīng)力和應(yīng)變

4、成正比例關(guān)系。 曲線中曲線中 直線部分的斜率即是拉伸彈性模量值，它代直線部分的斜率即是拉伸彈性模量值，它代 表材料的剛性。彈性模量越大剛性越好。表材料的剛性。彈性模量越大剛性越好。 在在塑性變形區(qū)域塑性變形區(qū)域，應(yīng)力和應(yīng)變增加不再成正，應(yīng)力和應(yīng)變增加不再成正 比關(guān)系，最后出現(xiàn)斷裂。比關(guān)系，最后出現(xiàn)斷裂。 2021/3/10講解：XX5 二、測試儀器二、測試儀器 1.1.引伸計(jì)；引伸計(jì)； 2.2.固定上限位；固定上限位； 3.3.引伸計(jì)導(dǎo)桿；引伸計(jì)導(dǎo)桿； 4.4.中橫梁；中橫梁； 5.5.上夾具；上夾具； 6.6.樣條；樣條； 7.7.下夾具；下夾具； 8.8.傳感器；傳感器； 9.9.下限位；

5、下限位； 10.10.急停開關(guān)急停開關(guān) 2021/3/10講解：XX6 拉伸試驗(yàn)用夾具拉伸試驗(yàn)用夾具 2021/3/10講解：XX7 三、測試標(biāo)準(zhǔn)和試樣三、測試標(biāo)準(zhǔn)和試樣 塑料拉伸試驗(yàn)參照的標(biāo)準(zhǔn)為塑料拉伸試驗(yàn)參照的標(biāo)準(zhǔn)為 GB/T1040-2006。 制備拉伸試樣的方法很多，最常用制備拉伸試樣的方法很多，最常用 的方法是注射模塑或壓縮模塑；的方法是注射模塑或壓縮模塑； 也可以通過機(jī)械加工從片材、板材也可以通過機(jī)械加工從片材、板材 和類似形狀的材料上切割。和類似形狀的材料上切割。 在某些情況下可以使用多用途試樣。在某些情況下可以使用多用途試樣。 2021/3/10講解：XX8 表5-1 1A型和

6、1B型試樣尺寸及公差 2021/3/10講解：XX9 四、測試步驟及影響因素四、測試步驟及影響因素 1 1測試步驟測試步驟 （1 1）試樣準(zhǔn)備）試樣準(zhǔn)備 試樣上必須標(biāo)出確定標(biāo)距的標(biāo)記。試樣上必須標(biāo)出確定標(biāo)距的標(biāo)記。 試樣不能扭曲，成對的平行面間要相互垂直，表面和邊沿試樣不能扭曲，成對的平行面間要相互垂直，表面和邊沿 不能有劃痕、坑洞、污跡和毛刺。不能有劃痕、坑洞、污跡和毛刺。 （2 2）測量試樣）測量試樣 在塑料試樣中部距離標(biāo)距每端在塑料試樣中部距離標(biāo)距每端5mm5mm以內(nèi)測量試樣中間平行以內(nèi)測量試樣中間平行 部分的寬度和厚度，寬度精確至部分的寬度和厚度，寬度精確至0.1mm0.1mm，厚度精

7、確至，厚度精確至0.02 0.02 mmmm。每個(gè)試樣測量。每個(gè)試樣測量3 3點(diǎn)，取算術(shù)平均值。點(diǎn)，取算術(shù)平均值。 （3 3）夾持）夾持 將試樣放到夾具中，務(wù)必使試樣的長軸線與試驗(yàn)機(jī)的軸線將試樣放到夾具中，務(wù)必使試樣的長軸線與試驗(yàn)機(jī)的軸線 成一條直線。成一條直線。 2021/3/10講解：XX10 （4）引伸計(jì)安裝）引伸計(jì)安裝 （5）試驗(yàn)速度）試驗(yàn)速度 拉伸試驗(yàn)方法國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)速度范圍為拉伸試驗(yàn)方法國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)速度范圍為l 500mm/min，分為，分為9種速度。種速度。 （6）數(shù)據(jù)的記錄）數(shù)據(jù)的記錄 記錄試驗(yàn)過程中試樣承受的負(fù)荷及與之對應(yīng)的標(biāo)線間或夾記錄試驗(yàn)過程中試樣承受的負(fù)荷及

8、與之對應(yīng)的標(biāo)線間或夾 具間距離的增量。具間距離的增量。 （7）試樣數(shù)量）試樣數(shù)量 每個(gè)受試方向和每項(xiàng)性能應(yīng)至少試驗(yàn)每個(gè)受試方向和每項(xiàng)性能應(yīng)至少試驗(yàn)5個(gè)試樣。如果需要個(gè)試樣。如果需要 精密度更高的平均值，試樣數(shù)量可多于精密度更高的平均值，試樣數(shù)量可多于5個(gè)。個(gè)。 2021/3/10講解：XX11 推薦試驗(yàn)速度推薦試驗(yàn)速度 2021/3/10講解：XX12 2 2結(jié)果計(jì)算和表示結(jié)果計(jì)算和表示 （1）應(yīng)力按式）應(yīng)力按式5-1計(jì)算：計(jì)算： （2）應(yīng)變按式）應(yīng)變按式5-2、5-3計(jì)算計(jì)算 bd P t 100 0 0 L L 100 L L 2021/3/10講解：XX13 （3）標(biāo)準(zhǔn)偏差值按下式（）標(biāo)

9、準(zhǔn)偏差值按下式（5-4）計(jì)算）計(jì)算 式中：式中：S，標(biāo)準(zhǔn)偏差值；，標(biāo)準(zhǔn)偏差值； ，單個(gè)測定值；，單個(gè)測定值； ，組，組 測定值的算術(shù)平均值；測定值的算術(shù)平均值；n，測定個(gè)數(shù)。，測定個(gè)數(shù)。 計(jì)算結(jié)果以算術(shù)平均值表示，計(jì)算結(jié)果以算術(shù)平均值表示，t取三位有效數(shù)取三位有效數(shù) 字，字，t、S取二位有效數(shù)字。取二位有效數(shù)字。 1 )( 2 n XX S i X X i X 2021/3/10講解：XX14 3 3影響因素影響因素 （1 1）試樣的制備與處理）試樣的制備與處理 拉伸試驗(yàn)要求做成啞鈴形試樣拉伸試驗(yàn)要求做成啞鈴形試樣; ; 制樣方式有兩種：一是用原材料制樣；另一種是從制制樣方式有兩種：一是用原材

10、料制樣；另一種是從制 品上直接取樣。品上直接取樣。 用原材料制成試樣有幾種方法，包括模壓成型、注塑用原材料制成試樣有幾種方法，包括模壓成型、注塑 成型、壓延成型或吹膜成型等成型、壓延成型或吹膜成型等; ; 不同方法制樣的試驗(yàn)結(jié)果不具備可比性不同方法制樣的試驗(yàn)結(jié)果不具備可比性; ; 同一種制樣方法，要求工藝參數(shù)和工藝過程也要相同同一種制樣方法，要求工藝參數(shù)和工藝過程也要相同; ; 試樣制備好后試樣制備好后, ,要按要按GB/T 2918-1998GB/T 2918-1998標(biāo)準(zhǔn)，在恒溫恒標(biāo)準(zhǔn)，在恒溫恒 濕條件下放置處理。濕條件下放置處理。 2021/3/10講解：XX15 （2）材料試驗(yàn)機(jī)）材料

11、試驗(yàn)機(jī) 影響因素主要有影響因素主要有: :測力傳感器精度、速度控制精度、測力傳感器精度、速度控制精度、 夾具、同軸度和數(shù)據(jù)采集頻率等。夾具、同軸度和數(shù)據(jù)采集頻率等。 測力傳感器一般要求傳感器的精度在測力傳感器一般要求傳感器的精度在0.5%0.5%以內(nèi)。以內(nèi)。 拉伸速度要求平穩(wěn)均勻拉伸速度要求平穩(wěn)均勻, ,速度偏高或偏低都會(huì)影響速度偏高或偏低都會(huì)影響 拉伸結(jié)果。拉伸結(jié)果。 試驗(yàn)機(jī)的同軸度不好試驗(yàn)機(jī)的同軸度不好, ,拉伸位移將偏大拉伸位移將偏大, ,拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度 有時(shí)將受到影響有時(shí)將受到影響, ,結(jié)果偏小。結(jié)果偏小。 （3）試驗(yàn)環(huán)境）試驗(yàn)環(huán)境 影響塑料拉影響塑料拉伸試驗(yàn)結(jié)果的因素主要是溫度和濕

12、度。伸試驗(yàn)結(jié)果的因素主要是溫度和濕度。 GB/T 2918-1998規(guī)定規(guī)定,標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度為標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度為 (232),相對濕度為相對濕度為45%55%。 2021/3/10講解：XX16 （4）操作過程）操作過程 一般情況下一般情況下, ,拉伸速度快拉伸速度快, ,屈服應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度增大屈服應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度增大, , 而斷裂伸長率將減小。而斷裂伸長率將減小。 高速拉伸時(shí)高速拉伸時(shí), ,分子鏈段的運(yùn)動(dòng)跟不上外力作用的速分子鏈段的運(yùn)動(dòng)跟不上外力作用的速 度度, ,塑料呈現(xiàn)脆性行為塑料呈現(xiàn)脆性行為, ,表現(xiàn)為拉伸強(qiáng)度增大表現(xiàn)為拉伸強(qiáng)度增大, ,斷裂斷裂 伸長率減小。伸長率減小。 （5）數(shù)

13、據(jù)處理）數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)在的材料試驗(yàn)機(jī)多數(shù)由計(jì)算機(jī)控制現(xiàn)在的材料試驗(yàn)機(jī)多數(shù)由計(jì)算機(jī)控制, ,數(shù)據(jù)處理已數(shù)據(jù)處理已 程序化程序化, ,但是有些數(shù)據(jù)還是依靠人為測試和計(jì)算的但是有些數(shù)據(jù)還是依靠人為測試和計(jì)算的, , 如試樣尺寸、位移變化、伸長率計(jì)算及脫機(jī)試驗(yàn)等。如試樣尺寸、位移變化、伸長率計(jì)算及脫機(jī)試驗(yàn)等。 2021/3/10講解：XX17 第五章第五章 力學(xué)性能測試力學(xué)性能測試 第二節(jié)第二節(jié) 彎曲性能彎曲性能 2021/3/10講解：XX18 一、概念及測試原理一、概念及測試原理 1.1.概念概念 撓度撓度：試樣跨度中心的頂面或底面偏離原始位置的距離。：試樣跨度中心的頂面或底面偏離原始位置的距離。

14、規(guī)定撓度規(guī)定撓度：規(guī)定撓度為試樣厚度：規(guī)定撓度為試樣厚度h h的的1.51.5倍。倍。 彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力：試樣跨度中心外表面的正應(yīng)力。：試樣跨度中心外表面的正應(yīng)力。 斷裂彎曲應(yīng)力斷裂彎曲應(yīng)力：試樣斷裂時(shí)的彎曲應(yīng)力。：試樣斷裂時(shí)的彎曲應(yīng)力。 彎曲強(qiáng)度彎曲強(qiáng)度：試樣在彎曲過程中承受的最大彎曲應(yīng)力。：試樣在彎曲過程中承受的最大彎曲應(yīng)力。 彎曲應(yīng)變彎曲應(yīng)變：試樣跨度中心外表面上單元長度的微量變化，：試樣跨度中心外表面上單元長度的微量變化， 用無量綱的比或百分?jǐn)?shù)（）表示。用無量綱的比或百分?jǐn)?shù)（）表示。 斷裂彎曲應(yīng)變斷裂彎曲應(yīng)變：試樣斷裂時(shí)的彎曲應(yīng)變，用無量綱的比：試樣斷裂時(shí)的彎曲應(yīng)變，用無量綱的比 或百

15、分?jǐn)?shù)（）表示?；虬俜?jǐn)?shù)（）表示。 彎曲彈性模量或彎曲模量彎曲彈性模量或彎曲模量：應(yīng)力差與對應(yīng)的應(yīng)變差之比。：應(yīng)力差與對應(yīng)的應(yīng)變差之比。 2021/3/10講解：XX19 2.2.測試原理測試原理 測定塑料彎曲性能采用的第一種方法是三點(diǎn)負(fù)載體系，測定塑料彎曲性能采用的第一種方法是三點(diǎn)負(fù)載體系， 第二種力法是四點(diǎn)負(fù)載體系。第二種力法是四點(diǎn)負(fù)載體系。 圖圖5-7 四點(diǎn)式彎曲試驗(yàn)示意圖四點(diǎn)式彎曲試驗(yàn)示意圖 圖圖5-6塑料三點(diǎn)式彎曲試驗(yàn)塑料三點(diǎn)式彎曲試驗(yàn) 2021/3/10講解：XX20 二、測試儀器二、測試儀器 彎曲試驗(yàn)機(jī)應(yīng)符合彎曲試驗(yàn)機(jī)應(yīng)符合GB/T GB/T 17200-199717200-199

16、7的要求。的要求。 通常，拉伸試驗(yàn)用的機(jī)器也通常，拉伸試驗(yàn)用的機(jī)器也 能用來作彎曲試驗(yàn)，上部的能用來作彎曲試驗(yàn)，上部的 可動(dòng)壓頭可用來做彎曲試驗(yàn)?？蓜?dòng)壓頭可用來做彎曲試驗(yàn)。 能指示拉伸和壓縮負(fù)載的具能指示拉伸和壓縮負(fù)載的具 有雙重目的的負(fù)載傳感器可有雙重目的的負(fù)載傳感器可 方便地對拉伸試驗(yàn)和壓縮試方便地對拉伸試驗(yàn)和壓縮試 驗(yàn)的試驗(yàn)進(jìn)行測定。驗(yàn)的試驗(yàn)進(jìn)行測定。 2021/3/10講解：XX21 三、測試標(biāo)準(zhǔn)和試樣三、測試標(biāo)準(zhǔn)和試樣 塑料的彎曲試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)方法是塑料的彎曲試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)方法是GB/T 9341-2008。 可采用注塑、模塑、或由板材經(jīng)機(jī)械加工制成矩形截面可采用注塑、模塑、或由板材經(jīng)機(jī)械加

17、工制成矩形截面 積的試樣，也可從標(biāo)準(zhǔn)的多用途試樣的中間平行部分截積的試樣，也可從標(biāo)準(zhǔn)的多用途試樣的中間平行部分截 取。取。 推薦試樣尺寸：長度推薦試樣尺寸：長度l：802mm；寬度；寬度b：10.00.2mm； 厚度厚度h：4.00.2mm。 當(dāng)不可能或不希望采用推薦試樣時(shí)，試樣長度和厚度之當(dāng)不可能或不希望采用推薦試樣時(shí)，試樣長度和厚度之 比應(yīng)與推薦試樣相同，如下式（比應(yīng)與推薦試樣相同，如下式（5-5）所示：）所示： l/h=201 2021/3/10 講解：XX22 表表5-3 與試樣厚度與試樣厚度h相關(guān)的寬度值相關(guān)的寬度值b 單位：單位：mm 2021/3/10講解：XX23 四、測試步驟

18、及影響因素四、測試步驟及影響因素 1.1.測試步驟測試步驟 （1 1）測量試樣）測量試樣 （2 2）設(shè)置好合適的試驗(yàn)速度）設(shè)置好合適的試驗(yàn)速度 表表5-4 試驗(yàn)速度推薦值試驗(yàn)速度推薦值 2021/3/10講解：XX24 （3）試樣對稱地放在兩個(gè)支座上，并于跨度中心施加力。）試樣對稱地放在兩個(gè)支座上，并于跨度中心施加力。 （4）記錄試驗(yàn)過程中施加的力和相應(yīng)的撓度，若可能，）記錄試驗(yàn)過程中施加的力和相應(yīng)的撓度，若可能， 應(yīng)用自動(dòng)記錄裝置來執(zhí)行這一操作過程，以便得到完整應(yīng)用自動(dòng)記錄裝置來執(zhí)行這一操作過程，以便得到完整 的應(yīng)力的應(yīng)力/應(yīng)變曲線圖。應(yīng)變曲線圖。 （5）根據(jù)力）根據(jù)力/撓度或應(yīng)力撓度或應(yīng)力

19、/撓度曲線或等效的數(shù)據(jù)來確定撓度曲線或等效的數(shù)據(jù)來確定 相關(guān)應(yīng)力、撓度和應(yīng)變值。相關(guān)應(yīng)力、撓度和應(yīng)變值。 （6）試驗(yàn)結(jié)果以每組）試驗(yàn)結(jié)果以每組5個(gè)試樣的算術(shù)平均值表示。試樣個(gè)試樣的算術(shù)平均值表示。試樣 在跨度中部分三分之一以外斷裂，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)作廢，并在跨度中部分三分之一以外斷裂，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)作廢，并 應(yīng)重新取樣進(jìn)行試驗(yàn)。應(yīng)重新取樣進(jìn)行試驗(yàn)。 2021/3/10講解：XX25 2 2結(jié)果計(jì)算和表示結(jié)果計(jì)算和表示 （1）塑料彎曲應(yīng)力按下式（）塑料彎曲應(yīng)力按下式（5-6）計(jì)算：）計(jì)算： 2 2 3 bh PL f （2）塑料撓度按下式（）塑料撓度按下式（5-7）計(jì)算：）計(jì)算： h L s fi i 6

20、 2 （3）塑料彎曲模量按下式（）塑料彎曲模量按下式（5-8）計(jì)算）計(jì)算 )( )( 12 12 ff ff f E 2021/3/10講解：XX26 3.3.試驗(yàn)影響因素試驗(yàn)影響因素 （1）跨厚比）跨厚比 選擇跨厚比時(shí)必須綜合考慮剪力、支座水平推力以及壓頭選擇跨厚比時(shí)必須綜合考慮剪力、支座水平推力以及壓頭 壓痕等綜合影響因素。壓痕等綜合影響因素。 （2）應(yīng)變速率）應(yīng)變速率 在相同的試樣厚度下，跨度越大則應(yīng)變速率越小；試驗(yàn)速在相同的試樣厚度下，跨度越大則應(yīng)變速率越小；試驗(yàn)速 度越大則應(yīng)變速率越大。度越大則應(yīng)變速率越大。 （3）加載壓頭圓弧和支座圓弧半徑）加載壓頭圓弧和支座圓弧半徑 加載壓頭圓弧

21、半徑過小，造成壓頭與試樣之間不是線接觸，加載壓頭圓弧半徑過小，造成壓頭與試樣之間不是線接觸， 而是面接觸；若壓頭半徑過大，對于大跨度就會(huì)增加剪力而是面接觸；若壓頭半徑過大，對于大跨度就會(huì)增加剪力 的影響，容易產(chǎn)生剪切斷裂。的影響，容易產(chǎn)生剪切斷裂。 （4）溫度）溫度 彎曲強(qiáng)度都隨著溫度升高而下降，但下降程度各有不同。彎曲強(qiáng)度都隨著溫度升高而下降，但下降程度各有不同。 （5）操作影響）操作影響 試樣尺寸的測量、試樣跨度的調(diào)整、壓頭與試樣的線接觸試樣尺寸的測量、試樣跨度的調(diào)整、壓頭與試樣的線接觸 和垂直狀況以及撓度值零點(diǎn)的調(diào)整。和垂直狀況以及撓度值零點(diǎn)的調(diào)整。 2021/3/10講解：XX27 第

22、五章第五章 力學(xué)性能測試力學(xué)性能測試 第三節(jié)第三節(jié) 壓縮性能壓縮性能 2021/3/10講解：XX28 壓縮性能是描述材料在較低的壓縮負(fù)載和均勻壓縮性能是描述材料在較低的壓縮負(fù)載和均勻 加載速率下的行為。加載速率下的行為。 壓縮性能包括彈性模量、屈服應(yīng)力、屈服點(diǎn)以壓縮性能包括彈性模量、屈服應(yīng)力、屈服點(diǎn)以 外的形變、壓縮強(qiáng)度、壓縮應(yīng)變和細(xì)長比。外的形變、壓縮強(qiáng)度、壓縮應(yīng)變和細(xì)長比。 在實(shí)際應(yīng)用中，壓縮負(fù)載并不總是瞬間加上的，在實(shí)際應(yīng)用中，壓縮負(fù)載并不總是瞬間加上的， 因此，不考慮塑料的剛度和強(qiáng)度對時(shí)間依賴性因此，不考慮塑料的剛度和強(qiáng)度對時(shí)間依賴性 的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)結(jié)果，就不能作為設(shè)計(jì)零件的基礎(chǔ)。的標(biāo)準(zhǔn)

23、試驗(yàn)結(jié)果，就不能作為設(shè)計(jì)零件的基礎(chǔ)。 2021/3/10講解：XX29 一、概念及測試原理一、概念及測試原理 1.概念概念 壓縮應(yīng)力壓縮應(yīng)力 指在壓縮試驗(yàn)過程中的任何時(shí)刻，單位試樣的指在壓縮試驗(yàn)過程中的任何時(shí)刻，單位試樣的 原始橫截面上所承受的壓縮負(fù)荷。原始橫截面上所承受的壓縮負(fù)荷。 壓縮變形壓縮變形 指試樣在壓縮負(fù)荷作用下高度的改變量。指試樣在壓縮負(fù)荷作用下高度的改變量。 壓縮應(yīng)變壓縮應(yīng)變 每單位原始標(biāo)距每單位原始標(biāo)距L0的長度減少量，為比值或百的長度減少量，為比值或百 分?jǐn)?shù)。分?jǐn)?shù)。 壓縮強(qiáng)度壓縮強(qiáng)度 指在壓縮試驗(yàn)中試樣所承受的最大壓縮應(yīng)力。指在壓縮試驗(yàn)中試樣所承受的最大壓縮應(yīng)力。 規(guī)定應(yīng)變

24、時(shí)的壓縮應(yīng)力規(guī)定應(yīng)變時(shí)的壓縮應(yīng)力 達(dá)到規(guī)定應(yīng)變時(shí)的壓縮應(yīng)力。達(dá)到規(guī)定應(yīng)變時(shí)的壓縮應(yīng)力。 壓縮模量壓縮模量 指在應(yīng)力指在應(yīng)力應(yīng)變曲線的線性范圍內(nèi)應(yīng)力差與應(yīng)應(yīng)變曲線的線性范圍內(nèi)應(yīng)力差與應(yīng) 變差的比值。變差的比值。 細(xì)長比細(xì)長比 指試樣的高度與試樣橫截面的最小回轉(zhuǎn)半徑之比。指試樣的高度與試樣橫截面的最小回轉(zhuǎn)半徑之比。 2021/3/10講解：XX30 2.測試原理測試原理 試驗(yàn)是把試樣置于試驗(yàn)機(jī)的兩壓板之間，并在沿試樣試驗(yàn)是把試樣置于試驗(yàn)機(jī)的兩壓板之間，并在沿試樣 兩個(gè)端部表面的主軸方向，以恒定速率施加一個(gè)可以兩個(gè)端部表面的主軸方向，以恒定速率施加一個(gè)可以 測量的大小相等而方向相反的力，使試樣沿軸向

25、方向測量的大小相等而方向相反的力，使試樣沿軸向方向 縮短，而徑向方向增大，產(chǎn)生壓縮形變，直至試樣破縮短，而徑向方向增大，產(chǎn)生壓縮形變，直至試樣破 裂，屈服或試樣變形達(dá)到一預(yù)先規(guī)定的數(shù)為止。裂，屈服或試樣變形達(dá)到一預(yù)先規(guī)定的數(shù)為止。 2021/3/10講解：XX31 二、測試儀器二、測試儀器 試驗(yàn)機(jī)應(yīng)符合試驗(yàn)機(jī)應(yīng)符合GB/T17200- 2008的規(guī)定，而拉伸和彎的規(guī)定，而拉伸和彎 曲試驗(yàn)所用的萬能試驗(yàn)機(jī)曲試驗(yàn)所用的萬能試驗(yàn)機(jī) 也可用來測試各種材料的也可用來測試各種材料的 壓縮強(qiáng)度。壓縮強(qiáng)度。 用撓度計(jì)或壓縮形變計(jì)在用撓度計(jì)或壓縮形變計(jì)在 試驗(yàn)中的任意時(shí)間內(nèi)測且試驗(yàn)中的任意時(shí)間內(nèi)測且 試樣兩固定

26、點(diǎn)距離的任何試樣兩固定點(diǎn)距離的任何 變化。變化。 壓縮夾具壓縮夾具 2021/3/10講解：XX32 三、測試標(biāo)準(zhǔn)和試樣三、測試標(biāo)準(zhǔn)和試樣 1.測試標(biāo)準(zhǔn)測試標(biāo)準(zhǔn) 塑料的壓縮試驗(yàn)按塑料的壓縮試驗(yàn)按GB/T 10412008標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行。標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行。 2.試樣試樣 可用注塑、模壓成型制作或機(jī)械加工制備可用注塑、模壓成型制作或機(jī)械加工制備 形狀有棱柱、圓柱或管狀。形狀有棱柱、圓柱或管狀。 優(yōu)選類型和試樣尺寸優(yōu)選類型和試樣尺寸 小試樣尺寸小試樣尺寸 2021/3/10講解：XX33 四、測試步驟及影響因素四、測試步驟及影響因素 1.測試步驟測試步驟 推薦試驗(yàn)速度推薦試驗(yàn)速度 試樣應(yīng)按照該材料的國家標(biāo)

27、準(zhǔn)的要求進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)試樣應(yīng)按照該材料的國家標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié) （1）試樣尺寸的測量）試樣尺寸的測量 （2）必要時(shí)安裝變形指示器。）必要時(shí)安裝變形指示器。 （3）試樣放置。）試樣放置。 （4）根據(jù)材料的規(guī)定調(diào)整試驗(yàn)速度。）根據(jù)材料的規(guī)定調(diào)整試驗(yàn)速度。 2021/3/10講解：XX34 （5）開動(dòng)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。）開動(dòng)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。 記錄適當(dāng)應(yīng)變間隔時(shí)的負(fù)荷及相應(yīng)的壓縮應(yīng)變。記錄適當(dāng)應(yīng)變間隔時(shí)的負(fù)荷及相應(yīng)的壓縮應(yīng)變。 試樣破裂瞬間所承受的負(fù)荷，單位為試樣破裂瞬間所承受的負(fù)荷，單位為N。 如試樣不破裂，記錄在屈服或偏置屈服點(diǎn)及規(guī)如試樣不破裂，記錄在屈服或偏置屈服點(diǎn)及規(guī) 定應(yīng)變值為定應(yīng)變值為25

28、時(shí)的壓縮負(fù)荷，單位為時(shí)的壓縮負(fù)荷，單位為N。 （6）試驗(yàn)結(jié)果以每組）試驗(yàn)結(jié)果以每組5個(gè)試樣的算術(shù)平均值表示。個(gè)試樣的算術(shù)平均值表示。 2021/3/10講解：XX35 2.結(jié)果計(jì)算和表示結(jié)果計(jì)算和表示 （1）應(yīng)力按下式計(jì)算）應(yīng)力按下式計(jì)算 =F/A （2）應(yīng)變（用伸長儀測量）按下式計(jì)算）應(yīng)變（用伸長儀測量）按下式計(jì)算 0 0 L L 0 0 100(%) L L X （3）壓縮模量按下式計(jì)算）壓縮模量按下式計(jì)算 12 12 E 2021/3/10講解：XX36 3. 影響因素影響因素 來自來自試樣材料自身的因素試樣材料自身的因素： 例如材料內(nèi)應(yīng)力分布、材料結(jié)構(gòu)、試?yán)绮牧蟽?nèi)應(yīng)力分布、材料結(jié)構(gòu)、

29、試 樣的成型加工方式等；樣的成型加工方式等； 來自來自試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件： 例如試樣形狀、試樣尺寸、試驗(yàn)機(jī)的例如試樣形狀、試樣尺寸、試驗(yàn)機(jī)的 上下壓板的表面粗糙度或摩擦力以及試上下壓板的表面粗糙度或摩擦力以及試 驗(yàn)速度等。驗(yàn)速度等。 2021/3/10講解：XX37 第五章第五章 力學(xué)性能測試力學(xué)性能測試 第四節(jié)第四節(jié) 沖擊性能沖擊性能 2021/3/10講解：XX38 沖擊試驗(yàn)是用來評價(jià)材料在高速載荷狀態(tài)下的沖擊試驗(yàn)是用來評價(jià)材料在高速載荷狀態(tài)下的 韌性或?qū)嗔训牡挚鼓芰Φ脑囼?yàn)。韌性或?qū)嗔训牡挚鼓芰Φ脑囼?yàn)。 塑料材料的沖擊強(qiáng)度在工程應(yīng)用上是一項(xiàng)重要塑料材料的沖擊強(qiáng)度在工程應(yīng)用上是一項(xiàng)重要 的

30、性能指標(biāo)，它反映不同材料抵抗高速?zèng)_擊而的性能指標(biāo)，它反映不同材料抵抗高速?zèng)_擊而 致破壞的能力。致破壞的能力。 沖擊試驗(yàn)可分為沖擊試驗(yàn)可分為擺錘式擺錘式（包括簡支梁和懸臂梁（包括簡支梁和懸臂梁 式）、式）、落球落球（落錘）式和（落錘）式和高速拉伸沖擊高速拉伸沖擊試驗(yàn)等。試驗(yàn)等。 不同材料、不同用途制品可選擇不同的試驗(yàn)方不同材料、不同用途制品可選擇不同的試驗(yàn)方 法。法。 2021/3/10講解：XX39 一、一、 擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn) （一）概念及測試原理（一）概念及測試原理 1.概念概念 簡支梁無缺口沖擊強(qiáng)度簡支梁無缺口沖擊強(qiáng)度：無缺口試樣破壞時(shí)所吸：無缺口試樣破壞時(shí)所吸 收的沖擊能量，

31、與試樣原始橫截面積有關(guān)。收的沖擊能量，與試樣原始橫截面積有關(guān)。 簡支梁缺口沖擊強(qiáng)度簡支梁缺口沖擊強(qiáng)度：缺口試樣破壞時(shí)所吸收的：缺口試樣破壞時(shí)所吸收的 沖擊能量，與試樣缺口處的原始橫截面積有關(guān)。沖擊能量，與試樣缺口處的原始橫截面積有關(guān)。 懸臂梁無缺口沖擊強(qiáng)度懸臂梁無缺口沖擊強(qiáng)度：無缺口試樣在懸臂梁沖：無缺口試樣在懸臂梁沖 擊強(qiáng)度破壞過程中所吸收的能量與試樣原始橫截?fù)魪?qiáng)度破壞過程中所吸收的能量與試樣原始橫截 面積之比。面積之比。 懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度：缺口試樣在懸臂梁沖擊強(qiáng)：缺口試樣在懸臂梁沖擊強(qiáng) 度破壞過程中所吸收的能量與試樣原始橫截面積度破壞過程中所吸收的能量與試樣原始橫截面積

32、 之比。之比。 2021/3/10講解：XX40 2.測試原理測試原理 擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)包括簡支梁型和懸臂梁型。擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)包括簡支梁型和懸臂梁型。 這兩種方法都是將試樣放在沖擊機(jī)上規(guī)定位置，這兩種方法都是將試樣放在沖擊機(jī)上規(guī)定位置， 然后使擺錘自由落下，使試樣受到?jīng)_擊彎曲力而然后使擺錘自由落下，使試樣受到?jīng)_擊彎曲力而 斷裂，試樣斷裂時(shí)單位面積或單位寬度所消耗的斷裂，試樣斷裂時(shí)單位面積或單位寬度所消耗的 沖擊功即沖擊強(qiáng)度。沖擊功即沖擊強(qiáng)度。 簡支梁沖擊試驗(yàn)是擺錘打簡支梁沖擊試驗(yàn)是擺錘打 擊簡支梁試樣的中央；擊簡支梁試樣的中央； 懸臂梁則是用擺錘打擊有懸臂梁則是用擺錘打擊有 缺口的懸臂梁的自由端

33、缺口的懸臂梁的自由端 2021/3/10講解：XX41 （二）測試儀器（二）測試儀器 由一個(gè)重的底座和測試時(shí)夾緊試樣的虎鉗夾具所組成。由一個(gè)重的底座和測試時(shí)夾緊試樣的虎鉗夾具所組成。 簡支梁試驗(yàn)和懸臂梁試驗(yàn)采用不同類型的打擊頭。簡支梁試驗(yàn)和懸臂梁試驗(yàn)采用不同類型的打擊頭。 2021/3/10講解：XX42 （三）（三） 塑料簡支梁沖擊試驗(yàn)塑料簡支梁沖擊試驗(yàn) 1.測試標(biāo)準(zhǔn)和試樣測試標(biāo)準(zhǔn)和試樣 （1）測試標(biāo)準(zhǔn)）測試標(biāo)準(zhǔn) 塑料簡支梁沖擊試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)方法是塑料簡支梁沖擊試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)方法是GB/T1043-2008。 （2）試樣）試樣 試樣可用模具直接經(jīng)壓塑或注塑成型；也可用壓塑或試樣可用模具直接經(jīng)壓塑或注

34、塑成型；也可用壓塑或 注塑成型的板材經(jīng)機(jī)械加工制得。注塑成型的板材經(jīng)機(jī)械加工制得。 試樣的類型、尺寸和跨距試樣的類型、尺寸和跨距 單位：單位：mm 2021/3/10講解：XX43 表表5-10 方法名稱、試樣類型、缺口類型和缺口尺寸無層間剪切破壞的材料方法名稱、試樣類型、缺口類型和缺口尺寸無層間剪切破壞的材料 2021/3/10講解：XX44 圖圖5-14 5-14 簡支梁試樣簡支梁試樣 圖圖5-15 5-15 缺口類型缺口類型 2021/3/10講解：XX45 2.2.測試步驟及計(jì)算結(jié)果測試步驟及計(jì)算結(jié)果 （1 1）測試步驟）測試步驟 試樣按試樣按GB/T 2918-1998GB/T 29

35、18-1998的規(guī)定調(diào)節(jié)的規(guī)定調(diào)節(jié)1616小時(shí)以上。小時(shí)以上。 測量試樣中部的寬度和厚度，精確至測量試樣中部的寬度和厚度，精確至0.02mm0.02mm。 根據(jù)試樣選擇擺錘。根據(jù)試樣選擇擺錘。 調(diào)節(jié)能量度盤指針零點(diǎn)，測定摩擦損失和修正吸收的能量。調(diào)節(jié)能量度盤指針零點(diǎn)，測定摩擦損失和修正吸收的能量。 抬起并鎖住擺錘，試樣放置，對中。抬起并鎖住擺錘，試樣放置，對中。 平穩(wěn)釋放擺錘，從度盤上讀取試樣吸收的沖擊能量。平穩(wěn)釋放擺錘，從度盤上讀取試樣吸收的沖擊能量。 試樣完全破壞或部分破壞的可以取值。試樣完全破壞或部分破壞的可以取值。 觀察、報(bào)告。不同破壞類型的結(jié)果不能進(jìn)行比較。觀察、報(bào)告。不同破壞類型的

36、結(jié)果不能進(jìn)行比較。 所有計(jì)算結(jié)果的平均值取兩位有效數(shù)字，每組試驗(yàn)至少包括所有計(jì)算結(jié)果的平均值取兩位有效數(shù)字，每組試驗(yàn)至少包括 1010個(gè)試樣。個(gè)試樣。 2021/3/10講解：XX46 （2 2）結(jié)果的計(jì)算和表示）結(jié)果的計(jì)算和表示 無缺口試樣簡支梁沖擊強(qiáng)度按下式（無缺口試樣簡支梁沖擊強(qiáng)度按下式（5-165-16）計(jì)算：）計(jì)算： 缺口試樣簡支梁沖擊強(qiáng)度按下式（缺口試樣簡支梁沖擊強(qiáng)度按下式（5-175-17）計(jì)算：）計(jì)算： 3 10 bh E a c cU 3 10 N c bh E a cN 2021/3/10講解：XX47 （四）塑料懸臂梁沖擊試驗(yàn)（四）塑料懸臂梁沖擊試驗(yàn) 1 1測試標(biāo)準(zhǔn)和試樣

37、測試標(biāo)準(zhǔn)和試樣 （1 1）測試標(biāo)準(zhǔn)）測試標(biāo)準(zhǔn) 塑料懸臂梁沖擊試驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)有塑料懸臂梁沖擊試驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 1843-2008 GB/T 1843-2008 圖圖5-16 5-16 夾具、試樣和沖擊刃沖擊示意圖夾具、試樣和沖擊刃沖擊示意圖 2021/3/10 講解：XX48 （2 2）試樣）試樣 表表5-11 5-11 方法名稱、試樣類型、缺口類型和缺口尺寸方法名稱、試樣類型、缺口類型和缺口尺寸 2021/3/10講解：XX49 圖圖5-18 5-18 沖擊方向命名圖沖擊方向命名圖 2021/3/10講解：XX50 2.2.測試步驟及計(jì)算結(jié)果測試步驟及計(jì)算結(jié)果 懸臂梁梁無缺口沖擊強(qiáng)度按

38、下式（懸臂梁梁無缺口沖擊強(qiáng)度按下式（5-185-18）計(jì)算：）計(jì)算： 缺口試樣簡支梁沖擊強(qiáng)度按下式（缺口試樣簡支梁沖擊強(qiáng)度按下式（5-185-18）計(jì)算：）計(jì)算： 3 10 bh E a c iU 3 10 N c bh E a iN 2021/3/10講解：XX51 （五）影響因素（五）影響因素 1 1試樣制備試樣制備 每種制樣過程都要符合相關(guān)標(biāo)誰，不同制樣方法不具有可比性。每種制樣過程都要符合相關(guān)標(biāo)誰，不同制樣方法不具有可比性。 2.2.試樣尺寸試樣尺寸 規(guī)格要一致。不同加工方式加工的試樣，其測值不具可比性。規(guī)格要一致。不同加工方式加工的試樣，其測值不具可比性。 3. 3. 試驗(yàn)環(huán)境試驗(yàn)環(huán)

39、境 沖擊強(qiáng)度值均隨溫度的降低而降低。濕度對某些塑料沖擊強(qiáng)度有影響。沖擊強(qiáng)度值均隨溫度的降低而降低。濕度對某些塑料沖擊強(qiáng)度有影響。 4.4.操作過程操作過程 如沖擊速度，沖擊擺錘刀口與試樣打擊面吻合。簡支梁沖擊試驗(yàn)中，如如沖擊速度，沖擊擺錘刀口與試樣打擊面吻合。簡支梁沖擊試驗(yàn)中，如 果試樣與支架沒有貼緊，則容易產(chǎn)生多次沖擊使測試結(jié)果不準(zhǔn)確。果試樣與支架沒有貼緊，則容易產(chǎn)生多次沖擊使測試結(jié)果不準(zhǔn)確。 5.5.數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)處理與試驗(yàn)結(jié)果的精確度有著密切關(guān)系。數(shù)據(jù)處理與試驗(yàn)結(jié)果的精確度有著密切關(guān)系。 2021/3/10講解：XX52 第五章第五章 力學(xué)性能測試力學(xué)性能測試 第五節(jié)第五節(jié) 硬度

40、試驗(yàn)硬度試驗(yàn) 2021/3/10講解：XX53 一、概念及測試方法一、概念及測試方法 硬度是指材料抵抗其他較硬物體壓入其表面的能力。硬度是指材料抵抗其他較硬物體壓入其表面的能力。 硬度是材料的彈性、塑性、韌性等一系列力學(xué)性能組硬度是材料的彈性、塑性、韌性等一系列力學(xué)性能組 成的綜合性指標(biāo)成的綜合性指標(biāo); ; 通過對硬度的測量可間接了解該材料的其他力學(xué)性能，通過對硬度的測量可間接了解該材料的其他力學(xué)性能， 例如磨耗性能、拉伸性能、固化程度等例如磨耗性能、拉伸性能、固化程度等; ; 硬度測定值的大小不僅與材料性質(zhì)有關(guān)，還取決于測硬度測定值的大小不僅與材料性質(zhì)有關(guān)，還取決于測 定條件和方法定條件和方

41、法; ; 不同測定方法測定的硬度值不能相對比較。不同測定方法測定的硬度值不能相對比較。 2021/3/10講解：XX54 測定硬度的方法主要有三種類型：測定硬度的方法主要有三種類型： 測定材料耐頂針壓入能力的試驗(yàn)，如邵氏硬度（肖氏測定材料耐頂針壓入能力的試驗(yàn)，如邵氏硬度（肖氏 硬度）、球壓痕硬度試驗(yàn)等；硬度）、球壓痕硬度試驗(yàn)等； 測定材料對尖頭或其它材料的耐劃痕性硬度試驗(yàn)，如測定材料對尖頭或其它材料的耐劃痕性硬度試驗(yàn)，如 莫氏硬度（莫氏硬度（MobsMobs）等；）等； 測定材料回彈性的硬度試驗(yàn)，如洛氏硬度，邵氏反彈測定材料回彈性的硬度試驗(yàn)，如洛氏硬度，邵氏反彈 硬度試驗(yàn)等。硬度試驗(yàn)等。 邵氏

42、邵氏A A型適用于軟質(zhì)塑料及橡膠；邵氏型適用于軟質(zhì)塑料及橡膠；邵氏C C型和邵氏型和邵氏D D型適型適 用于較硬或硬質(zhì)塑料和硫化橡膠。用于較硬或硬質(zhì)塑料和硫化橡膠。 球壓痕硬度實(shí)驗(yàn)適用于柔軟的彈性體到較硬的塑料。球壓痕硬度實(shí)驗(yàn)適用于柔軟的彈性體到較硬的塑料。 洛氏硬度實(shí)驗(yàn)主要用于剛硬的工程塑料的硬度評價(jià)。洛氏硬度實(shí)驗(yàn)主要用于剛硬的工程塑料的硬度評價(jià)。 2021/3/10講解：XX55 二、邵氏硬度二、邵氏硬度 1. 1. 測試原理測試原理 將規(guī)定形狀的壓針，在標(biāo)準(zhǔn)的彈簧壓力下和規(guī)定的時(shí)間將規(guī)定形狀的壓針，在標(biāo)準(zhǔn)的彈簧壓力下和規(guī)定的時(shí)間 內(nèi)，把壓針壓入試樣的深度轉(zhuǎn)換為硬度值，表示該試樣內(nèi)，把壓針

43、壓入試樣的深度轉(zhuǎn)換為硬度值，表示該試樣 材料的邵氏硬度等級。材料的邵氏硬度等級。 指示表為指示表為100100個(gè)分度，每一個(gè)分度即為一個(gè)邵氏硬度值。個(gè)分度，每一個(gè)分度即為一個(gè)邵氏硬度值。 邵氏壓痕硬度實(shí)驗(yàn)不適用于泡沫塑料。邵氏壓痕硬度實(shí)驗(yàn)不適用于泡沫塑料。 2. 2. 測試儀器測試儀器 邵氏硬度計(jì)主要由讀數(shù)度盤、壓針、下壓板及對壓針施邵氏硬度計(jì)主要由讀數(shù)度盤、壓針、下壓板及對壓針施 加壓力的彈簧組成。加壓力的彈簧組成。 2021/3/10講解：XX56 圖圖5-21 TH2105-21 TH210邵氏硬度計(jì)邵氏硬度計(jì) 1 1底座；底座；2 2工作臺(tái)；工作臺(tái)；3 3試樣；試樣；4 4硬度計(jì)；硬度

44、計(jì)； 5 5砝碼；砝碼；6 6砝碼固定桿；砝碼固定桿；7 7壓下手柄；壓下手柄； 8 8立柱；立柱；9 9升降滑動(dòng)臂；升降滑動(dòng)臂；1010鎖緊手輪鎖緊手輪 2021/3/10講解：XX57 3. 3. 測試步驟測試步驟 （1 1）制樣）制樣 （2 2）硬度計(jì)垂直安裝在硬度計(jì)支架上）硬度計(jì)垂直安裝在硬度計(jì)支架上 （3 3）待測試樣置于測定架的試樣平臺(tái)上）待測試樣置于測定架的試樣平臺(tái)上 （4 4）在試樣上不同點(diǎn)處測量硬度五次、取算術(shù)平均值）在試樣上不同點(diǎn)處測量硬度五次、取算術(shù)平均值 （5 5）重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟。）重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟。 （6 6）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示 4 4影響因素影響因素 （1

45、 1）試樣厚度）試樣厚度 試樣過薄，將使測定的硬度值偏大。試樣過薄，將使測定的硬度值偏大。 （2 2）壓針）壓針 壓針端部形狀越平坦，測得的硬度值越大。壓針端部形狀越平坦，測得的硬度值越大。 （3 3）溫度）溫度 測試溫度高，測得的硬度值低。測試溫度高，測得的硬度值低。 （4 4）讀數(shù)時(shí)間）讀數(shù)時(shí)間 隨讀數(shù)時(shí)間的增加而下降；隨讀數(shù)時(shí)間的增加而下降； （5 5）測點(diǎn)間距離）測點(diǎn)間距離 2021/3/10講解：XX58 三、洛氏硬度三、洛氏硬度 1 1試驗(yàn)原理試驗(yàn)原理 洛氏硬度試驗(yàn)法是美國人洛克爾在洛氏硬度試驗(yàn)法是美國人洛克爾在19191919年提出的。年提出的。 屬于靜載壓痕法硬度試驗(yàn)。屬于靜載

46、壓痕法硬度試驗(yàn)。 可用于軟的彈性體材料到較剛硬塑料的硬度值評價(jià)。可用于軟的彈性體材料到較剛硬塑料的硬度值評價(jià)。 圖圖 5-225-22洛氏硬度測試原理示意圖洛氏硬度測試原理示意圖 2021/3/10講解：XX59 2. 2. 測試儀器測試儀器 洛氏硬度計(jì)主要由機(jī)架、壓頭、加力機(jī)構(gòu)、硬度指洛氏硬度計(jì)主要由機(jī)架、壓頭、加力機(jī)構(gòu)、硬度指 示器和計(jì)時(shí)裝置組成。示器和計(jì)時(shí)裝置組成。 2021/3/10講解：XX60 3 3測試步驟測試步驟 （1 1）制樣）制樣 （2 2）選擇合適的標(biāo)尺）選擇合適的標(biāo)尺 （3 3）施加初始壓力。）施加初始壓力。 （4 4）卸除主壓力）卸除主壓力 （5 5）重復(fù)上述操作）重

47、復(fù)上述操作 （6 6）計(jì)算洛氏硬度）計(jì)算洛氏硬度 4 4影響因素影響因素 （1 1）試驗(yàn)儀器的影響）試驗(yàn)儀器的影響 （2 2）測試溫度的影響）測試溫度的影響 （3 3）試樣厚度的影響）試樣厚度的影響 （4 4）主試驗(yàn)力保持時(shí)間的影響）主試驗(yàn)力保持時(shí)間的影響 （5 5）讀數(shù)時(shí)間的影響）讀數(shù)時(shí)間的影響 2021/3/10講解：XX61 四、其他測試方法四、其他測試方法 莫式硬度檢測方法的原理是以材料抵抗刻畫的能力莫式硬度檢測方法的原理是以材料抵抗刻畫的能力 作為衡量硬度的依據(jù)。作為衡量硬度的依據(jù)。 在涂料，包裝行業(yè)廣泛應(yīng)用的鉛筆劃痕硬度法也是在涂料，包裝行業(yè)廣泛應(yīng)用的鉛筆劃痕硬度法也是 一種抵抗劃

48、痕能力的測定方法一種抵抗劃痕能力的測定方法 圖圖5-23 鉛筆硬度計(jì)鉛筆硬度計(jì) 2021/3/10講解：XX62 第五章第五章 力學(xué)性能測試力學(xué)性能測試 第六節(jié)第六節(jié) 其他力學(xué)性能測試其他力學(xué)性能測試 2021/3/10講解：XX63 一、剪切試驗(yàn)一、剪切試驗(yàn) 剪切強(qiáng)度定義為在剪切應(yīng)力作用下，使試樣移動(dòng)部分剪切強(qiáng)度定義為在剪切應(yīng)力作用下，使試樣移動(dòng)部分 與靜止部分呈完全脫離狀態(tài)所需之最大負(fù)荷。與靜止部分呈完全脫離狀態(tài)所需之最大負(fù)荷。 由最大剪切載荷與試樣原始截面積之比求得，它是承由最大剪切載荷與試樣原始截面積之比求得，它是承 受剪切載荷材料的重要力學(xué)性能指標(biāo)。受剪切載荷材料的重要力學(xué)性能指標(biāo)。

49、 用來表征高聚物材料抵抗剪切載荷而不破裂的能力。用來表征高聚物材料抵抗剪切載荷而不破裂的能力。 對于脆性材料，即可應(yīng)用簡單的剪切試驗(yàn)來測定其剪對于脆性材料，即可應(yīng)用簡單的剪切試驗(yàn)來測定其剪 切強(qiáng)度。切強(qiáng)度。 對于受剪切作用會(huì)發(fā)生較大塑性形變的材料，可采用對于受剪切作用會(huì)發(fā)生較大塑性形變的材料，可采用 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)方法測定。扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)方法測定。 2021/3/10講解：XX64 （一）剪切強(qiáng)度試驗(yàn)（一）剪切強(qiáng)度試驗(yàn)ASTM D-732ASTM D-732 ASTM D-732ASTM D-732規(guī)定的剪切強(qiáng)度試驗(yàn)，是通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)沖規(guī)定的剪切強(qiáng)度試驗(yàn)，是通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)沖 頭以規(guī)定的速度，強(qiáng)迫熱塑性塑料試樣

50、片完全破壞。頭以規(guī)定的速度，強(qiáng)迫熱塑性塑料試樣片完全破壞。 剪切強(qiáng)度大小為試樣在剪切力作用下破壞時(shí)單位面積剪切強(qiáng)度大小為試樣在剪切力作用下破壞時(shí)單位面積 上所能承受的負(fù)荷值。上所能承受的負(fù)荷值。 1. 1. 試驗(yàn)樣品和試驗(yàn)裝置試驗(yàn)樣品和試驗(yàn)裝置 2021/3/10講解：XX65 2. 測試步驟測試步驟 測試首先要把樣品正確固定在定位夾具上，沖頭剪切壓迫，測試首先要把樣品正確固定在定位夾具上，沖頭剪切壓迫， 直到試樣完全破壞。直到試樣完全破壞。 其抗剪強(qiáng)度計(jì)算如下：其抗剪強(qiáng)度計(jì)算如下： 剪切強(qiáng)度剪切強(qiáng)度(psi)=樣品剪切力樣品剪切力(lb)/剪切邊緣區(qū)剪切邊緣區(qū)(in2) 剪切邊緣區(qū)剪切邊緣區(qū)

51、(in2)= 沖頭周長沖頭周長(in.)/ 試樣厚度試樣厚度(in.) 3. 意義和局限性意義和局限性 剪切強(qiáng)度試驗(yàn)對于設(shè)計(jì)薄片型的塑料制品尤其重要，這些剪切強(qiáng)度試驗(yàn)對于設(shè)計(jì)薄片型的塑料制品尤其重要，這些 制品要承受剪切負(fù)荷，而注塑產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，剪切強(qiáng)度載荷制品要承受剪切負(fù)荷，而注塑產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，剪切強(qiáng)度載荷 一般考慮較少。一般考慮較少。 根據(jù)工程實(shí)踐，通常認(rèn)為抗剪強(qiáng)度基本上等于抗拉強(qiáng)度的根據(jù)工程實(shí)踐，通常認(rèn)為抗剪強(qiáng)度基本上等于抗拉強(qiáng)度的 一半。一半。 2021/3/10講解：XX66 （二）塑料剪切強(qiáng)度試驗(yàn)方法（穿孔法）（二）塑料剪切強(qiáng)度試驗(yàn)方法（穿孔法） 1. 試驗(yàn)樣品和試驗(yàn)裝置試驗(yàn)樣品和試驗(yàn)

52、裝置 圖圖5-25 5-25 剪切試樣剪切試樣 圖圖5-26 5-26 穿孔式剪切夾具穿孔式剪切夾具 和試驗(yàn)裝置示意圖和試驗(yàn)裝置示意圖 2021/3/10講解：XX67 2. 測試步驟測試步驟 調(diào)節(jié)試驗(yàn)環(huán)境調(diào)節(jié)試驗(yàn)環(huán)境 安裝試樣、夾具。安裝試樣、夾具。 啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī) 記錄最大負(fù)荷記錄最大負(fù)荷 3. 結(jié)果表示及影響因素結(jié)果表示及影響因素 （1）結(jié)果表示）結(jié)果表示 剪切強(qiáng)度按下式計(jì)算：剪切強(qiáng)度按下式計(jì)算：t = P/Dt （5-23） 測定剪切強(qiáng)度時(shí)，測定剪切強(qiáng)度時(shí)，P為最大負(fù)荷；測定破壞剪切強(qiáng)度時(shí)，為最大負(fù)荷；測定破壞剪切強(qiáng)度時(shí)， P為破壞負(fù)荷；為破壞負(fù)荷； 測定屈服剪切強(qiáng)度時(shí)，測定屈服

53、剪切強(qiáng)度時(shí)，P為屈服負(fù)荷為屈服負(fù)荷 測定定變形率剪切強(qiáng)度時(shí)，測定定變形率剪切強(qiáng)度時(shí)，P為規(guī)定變形率時(shí)剪切負(fù)荷。為規(guī)定變形率時(shí)剪切負(fù)荷。 2021/3/10講解：XX68 （2 2）影響因素）影響因素 剪切速度剪切速度 同一種材料隨著剪切試驗(yàn)速度的增加，其剪切強(qiáng)度同一種材料隨著剪切試驗(yàn)速度的增加，其剪切強(qiáng)度 也增大。也增大。 試樣厚度試樣厚度 材料在其制造過程中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生一些氣孔、材料在其制造過程中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生一些氣孔、 雜質(zhì)或低分子物質(zhì)等缺陷，試樣越厚，存在缺陷的雜質(zhì)或低分子物質(zhì)等缺陷，試樣越厚，存在缺陷的 概率也越高，因此一般試樣越厚其剪切強(qiáng)度值也越概率也越高，因此一般試樣越厚

54、其剪切強(qiáng)度值也越 低。低。 環(huán)境溫度環(huán)境溫度 隨著溫度的升高，剪切強(qiáng)度明顯下降，且熱塑性材隨著溫度的升高，剪切強(qiáng)度明顯下降，且熱塑性材 料較熱固性材料的影響更為明顯。料較熱固性材料的影響更為明顯。 2021/3/10講解：XX69 二、蠕變及應(yīng)力松弛試驗(yàn)二、蠕變及應(yīng)力松弛試驗(yàn) （一）蠕變試驗(yàn)（一）蠕變試驗(yàn) 1. 1. 試驗(yàn)樣品和試驗(yàn)裝置試驗(yàn)樣品和試驗(yàn)裝置 試驗(yàn)樣品使用相關(guān)材料標(biāo)準(zhǔn)或試驗(yàn)樣品使用相關(guān)材料標(biāo)準(zhǔn)或GB/T1040.2-2006GB/T1040.2-2006中規(guī)定中規(guī)定 的測定拉伸性能的試樣。的測定拉伸性能的試樣。 試驗(yàn)裝置由夾具、加載系統(tǒng)、伸長測量裝置、計(jì)時(shí)器試驗(yàn)裝置由夾具、加載系統(tǒng)

55、、伸長測量裝置、計(jì)時(shí)器 和測微計(jì)組成。和測微計(jì)組成。 2021/3/10講解：XX70 圖圖5-29 5-29 不同樹脂在不同樹脂在2323環(huán)境下經(jīng)過環(huán)境下經(jīng)過10001000小時(shí)一定負(fù)荷后的應(yīng)力應(yīng)變曲線小時(shí)一定負(fù)荷后的應(yīng)力應(yīng)變曲線 2021/3/10講解：XX71 （二）應(yīng)力松弛試驗(yàn)（二）應(yīng)力松弛試驗(yàn) 在恒定形變下，物體的應(yīng)力隨時(shí)間而逐漸衰減的現(xiàn)象在恒定形變下，物體的應(yīng)力隨時(shí)間而逐漸衰減的現(xiàn)象 稱為應(yīng)力松弛。稱為應(yīng)力松弛。 如墊片、密封件、閥座等塑料制品應(yīng)用的情況，往往如墊片、密封件、閥座等塑料制品應(yīng)用的情況，往往 要經(jīng)歷應(yīng)力松弛過程。要經(jīng)歷應(yīng)力松弛過程。 隨時(shí)間和溫度，變形引起應(yīng)力損失，從

56、而導(dǎo)致力學(xué)性隨時(shí)間和溫度，變形引起應(yīng)力損失，從而導(dǎo)致力學(xué)性 能變化，這種現(xiàn)象會(huì)影響制件的密封程度和緊固件的能變化，這種現(xiàn)象會(huì)影響制件的密封程度和緊固件的 緊密程度。緊密程度。 應(yīng)力松弛是一種理論上類似于蠕變特點(diǎn)的松弛行為，應(yīng)力松弛是一種理論上類似于蠕變特點(diǎn)的松弛行為， 塑料應(yīng)力松弛程度依賴與應(yīng)變、時(shí)間和溫度條件。塑料應(yīng)力松弛程度依賴與應(yīng)變、時(shí)間和溫度條件。 2021/3/10講解：XX72 “硫化橡膠或熱塑性橡膠老化性能的測定拉伸應(yīng)力松弛試驗(yàn)硫化橡膠或熱塑性橡膠老化性能的測定拉伸應(yīng)力松弛試驗(yàn)” （GB/T 9871-2008/ ISO6914:2004） 1. 試驗(yàn)樣品和試驗(yàn)裝置試驗(yàn)樣品和試驗(yàn)

57、裝置 2.試驗(yàn)步驟試驗(yàn)步驟 （1）方法）方法A 在無應(yīng)力條件下，將試樣安裝在已預(yù)熱的夾持器上，進(jìn)在無應(yīng)力條件下，將試樣安裝在已預(yù)熱的夾持器上，進(jìn) 行老化；行老化； 在（在（50.5）min之后，拉伸試樣在之后，拉伸試樣在1min之內(nèi)達(dá)到之內(nèi)達(dá)到45% 55%之間的伸長，并保持其在該伸長的之間的伸長，并保持其在該伸長的1%以內(nèi)；以內(nèi)； 也可以用（也可以用（202）%的較小伸長代替（的較小伸長代替（505）%，測，測 量初始力（量初始力（F0）。）。 2021/3/10講解：XX73 （2）方法）方法B 在無應(yīng)力條件下，將試樣安裝在已預(yù)熱的夾持器上，在無應(yīng)力條件下，將試樣安裝在已預(yù)熱的夾持器上，

58、進(jìn)行老化進(jìn)行老化 在（在（50.5）min之后，拉伸試樣在之后，拉伸試樣在2s之內(nèi)達(dá)到之內(nèi)達(dá)到 45%55%之間的伸長，并保持其在該伸長的之間的伸長，并保持其在該伸長的1% 以內(nèi)以內(nèi)(101)s,測量初始力（測量初始力（F0） 3. 結(jié)果表示結(jié)果表示 100100)( 0 0 0 0 tt F FF tR 2021/3/10講解：XX74 （三）蠕變和應(yīng)力松弛試驗(yàn)的影響因素（三）蠕變和應(yīng)力松弛試驗(yàn)的影響因素 1 1溫度的影響溫度的影響 溫度越高，蠕變值和應(yīng)力松弛值也越大。溫度越高，蠕變值和應(yīng)力松弛值也越大。 2 2壓力的影響壓力的影響 增大壓力，降低分子鏈段的活動(dòng)性，即降低了柔量。增大壓力，降

59、低分子鏈段的活動(dòng)性，即降低了柔量。 3 3聚合物分子量的影響聚合物分子量的影響 分子量較小，熔融粘度與分子量成正比。分子量較小，熔融粘度與分子量成正比。 4 4交聯(lián)狀態(tài)的影響交聯(lián)狀態(tài)的影響 交聯(lián)度提高，蠕變速率明顯下降。交聯(lián)度提高，蠕變速率明顯下降。 5 5共聚和增塑作用的影響共聚和增塑作用的影響 共聚和增塑使蠕變和應(yīng)力松弛曲線在溫度軸方向產(chǎn)生平移。共聚和增塑使蠕變和應(yīng)力松弛曲線在溫度軸方向產(chǎn)生平移。 6 6結(jié)晶化的影響結(jié)晶化的影響 結(jié)晶能大大減少蠕變或應(yīng)力松弛。結(jié)晶能大大減少蠕變或應(yīng)力松弛。 7 7聚合物分子結(jié)構(gòu)的影響聚合物分子結(jié)構(gòu)的影響 分子鏈愈柔曲，蠕變和應(yīng)力松弛就愈明顯；相反，剛性分分

60、子鏈愈柔曲，蠕變和應(yīng)力松弛就愈明顯；相反，剛性分 子鏈及鏈間作用力大的材料，蠕變及應(yīng)力松弛就小。子鏈及鏈間作用力大的材料，蠕變及應(yīng)力松弛就小。 2021/3/10講解：XX75 三、疲勞試驗(yàn)三、疲勞試驗(yàn) ( (一一) ) 疲勞的起因疲勞的起因 疲勞是在較靜態(tài)極限載荷疲勞是在較靜態(tài)極限載荷小小的載荷作用下，經(jīng)過一定的時(shí)的載荷作用下，經(jīng)過一定的時(shí) 間周期后，首先在材料中產(chǎn)生很小的間周期后，首先在材料中產(chǎn)生很小的疲勞裂紋疲勞裂紋，然后在裂，然后在裂 紋或材料的缺陷處紋或材料的缺陷處( (如雜質(zhì)、填料、氣泡、裂隙、表面擦如雜質(zhì)、填料、氣泡、裂隙、表面擦 傷、刻痕等傷、刻痕等) )處產(chǎn)生處產(chǎn)生應(yīng)力集中應(yīng)