物理机械性能培训教材.ppt

物理机械性能测试 培训教材,目录,1.冲击试验 2.拉伸试验方法 3.弯曲试验方法 4.熔融指数测试 5.密度测试方法 6.热变形通用测试方法 7.硬度计测试方法 8.UL-94 V0 V1 V2 9.ASTM与ISO样条的区别,1.冲击试验,按冲击方式可分为:悬臂梁和简支梁 按试验后试验片破坏的结果可分为:完全破坏,部分破坏,无破坏 经过一次冲击后试样分成两段或几段称为完全破坏 试样经过冲击后,其横断面至少断开90%,但没有完全断开称为部分破坏 试样经过冲击后,其横断面断开部分小于90%称为无 按试样类型可分为:缺口冲击,无缺口冲击 无缺口冲击,是指无缺口试样在冲击负荷作用下,破坏时吸收的冲击能量与试样的原始横断面之比或与试样厚度之比 缺口冲击,是指缺口试样在冲击负荷作用下,破坏时吸收的冲击能量与试样的原始横断面之比或与试样厚度之比 缺口试样缺口的深度与角度的要求： 对于缺口试样缺口深度要求为，缺口深度与试样剩余厚度之比应为:4 对于缺口试样缺口角度要求为，缺口角度为451,摆锤选择 按照塑料能量值的要求简支梁一般选择：1J 2J 4J 的摆锤 按照塑料能量值的要求悬臂梁一般选择：1J 2.75J 5.5J的摆锤,1/2,测试原理 用已知能量的摆锤打击按要求支承好的试样，由摆锤作一次冲击使试样破坏。以冲击前，后摆锤的能量差，确定试样在破坏时所吸收的能量。 能量单位 比较常用的有KJ/m2 J/m kgf.cm/cm等 以KJ/m2 为单位时冲击强度与试样宽度和缺口处剩余厚度成反比 以J/m为单位时冲击强度与试样宽度成反比,试样要求 试样表面应平整，无气泡，裂纹，分层和明显杂质。缺口试样缺口处应无毛刺,2/2,2.拉伸试验方法,一、术语,1. 拉伸强度 tensile strength 在拉伸试验中，试样直至断裂为止所承受的最大拉伸应力。,2. 拉伸断裂应力 tensile break stress 在试验中，试样断裂时的拉伸应力。,3. 拉伸屈服应力 tensile yield stress 在拉伸应力应变曲线上屈服点处的应力。,4. 偏置屈服应力 offset yield stress 应力应变曲线偏离直线性达规定应变百分数（偏置）时的应力。,5. 断裂伸长率 elongation at break 在拉力作用下，试样断裂时标线间距离的增加与初始标距之比，以百分率表示。,二、试样要求,试样点长度一般为：150mm； 夹距间距离为：115mm5； 中间平行部分长度：60mm0.5； 标距（或有效部分）：50mm0.5； 端部宽度（两端）：20mm0.2； 半径（最小）：60mm。,1/2,三、试样速度,有以下9种：,一般硬质热塑性塑料，使用B、C、D、E、F； 热塑性增强塑料： B、C、D、E、F 。,四、计算,拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、偏置屈服应力按式（1）计算： f= 式中： f表示拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、偏置屈服应力，Mpa； P表示最大负荷或断裂负荷或屈服负荷或补偏置负荷，N； b表示试样宽度，mm； d表示试样厚度，mm。,P,bd,断裂伸长率按式（2）计算： t= 式中： t表示断裂伸长率，%； G1表示试样原始标距，mm； G表示试样断裂时标线间距离，mm。,G-G1,G1,2/2,拉伸样条的区别,2/2,3.弯曲试验方法,一、定义,1. 试验速度 Speed of testing.V 支座与压头之间相对运动的速率，单位mm/min。,2. 弯曲应力 flexural stress. f 试样跨度中心外表面的正应力，单位Mpa。,3. 断裂弯曲应力 flexural stress at break. fB 试样断裂时的弯曲应力。,4. 弯曲强度 flexural strehgth. fm 试样在弯曲过程中，承受的最大弯曲应力，单位Mpa。,5. 在规定挠度时的弯曲应力 flexural stress at conventional deflection. fc,6. 挠度 deflection. S 在弯曲过程中，试样跨度中心的顶面或底面偏离原始位置的距离，单位mm。,7. 规定挠度 conventional deflection. SC 规定挠度为试样厚度的1.5倍，单位mm，当跨度L=16h时，规定的挠度相当于弯曲应变的3.5%。,8. 弯曲应变 flexural strain. f 试样跨度中心外表面上单元长度的微量变化，用无量纲的比或百分数(%)表示。,1/4,9. 断裂弯曲应变 flexural strain at break. fB 试样断裂时的弯曲应变。,10. 弯曲强度下的弯曲应变 flexural strain at flexural strength. fm 最大弯曲应力时的弯曲应变,用无量纲的比或百分数(%)表示。,二、原理,把试样支撑成横梁，使其在跨度中心的恒定速度弯曲，直到试样断裂或变形达到预定值，测量该过程中对试样施加的压力。,三、试验速度,主要有以下9种：,厚度在1mm至3.5mm之间的试样，用最低速度。,2/4,四、试样、参数要求,ISO.推荐试样尺寸为: 单位(mm) 长度 l=802 宽度 b=10.00.2 厚度 h=4.00.2 对于任一试样，其中部1/3的长度内各处厚度与厚度平均值的偏差不应大于2%，相应的宽度偏差不应大于3%，试样截面应是矩形且无倒角。 通常试样要求应符合： l/h=201 （l代表长度，h代表厚度） 跨距L的要求，应符合以下： L=（161）h 应测量好调节的跨距，精确到0.5%。 试验速度的选择，应尽可能接于1%/min，这一试验速度使每分钟产生的挠度近似为试样厚度值的0.4倍，如ISO推荐试样尺寸为2mm/min。,五、计算,1. 弯曲应力.f ,用Mpa表示: f =3FL/2bh2 F: 施加的力,N； L：跨度，mm； b：试样宽度，mm； h：试样厚度，mm。,2. 弯曲模量 对于弯曲模量的测量，先根据给定的弯曲应变f1=0.0005和f2=0.0025 ,按下式计算相应的挠度S1和S2:,Si=fi L2/6h (i=1,2) 式中: Si: 单个挠度，mm； fi：相应的弯曲应变，即f1，f2值； L：跨度，mm； h：试样厚度，mm,3/4,再根据下式计算弯曲模量Ef，用Mpa表示： Ef =（ f 2- f 1）/（ f1 - f2 ） 式中： f 1表示挠度为S1时的弯曲应力，Mpa； f 2 表示挠度为S2时的弯曲应力，Mpa。,注：所有计算弯曲性能的公式仅在线性应力/应变行为才是精确的，因此对大多数塑料仅在小挠度时才是精确的。,一个能思想并不断学习的人，才真是一个力量无边的人。,4/4,4.熔融指数测试,工作原理: 即热塑性塑料的流动性是指热塑性塑料在一定温度和负荷下,熔体每10分钟通过标准口模的质量或体积 试样形状与预处理: 试样形状一般有颗粒,粉状,小块,薄片等 在试验前通常取5-8克左右的试样,按照不同塑料的干燥要求先进行干燥处理 熔融指数的表示方法: 两种MFR或MFV即质量法与体积法.但在实际操作中以质量法占绝大多数.单位表示为:g/10min 注意点:即我们在说熔指大小时,一定要带有温度和荷重.如:275/0.325kg MFR=600W/T =60W,1/2,几种常用塑料熔指测试条件,2/2,5.密度测试方法,1. 适用范围 2. 定义 在规定温度下单位体积物质的质量。温度t时的密度用Pt表示。单位为/m3或g/m3或g/ml。 3.计算方法 试样在空气中的质量m1; 试样在水中的质量为m2;默认为水的密度P水为1000 /m3， P水 g V试样=m2 得出V试样的结果 p试样=m1/V试样,一、术语与定义,6.热变形通用测试方法,2. 弯曲应变增量 flexural strain increase f 在加热过程中产生的所规定的弯曲应变增加量； 注1：以百分量（%）表示； 注2：引入该量的目的是为了强调这个事实，即施加的试验负荷所引起的初始挠度是不测 量的。因此，试验的最终判定依据不是绝对应变值，仅仅是被监测的挠度增加量。,3. 挠度 defle ction s 在弯曲过程中，试样跨度中心的顶面或底面偏高其原始位置的距离； 注：以毫米（mm）为单位。,4. 标准挠度 standard defle ction s 与试样表面弯曲应变增量f 对应的挠度增量； 注1：以毫米（mm）为单位； 注2：标准挠度取决于试样的尺寸、放置方式及支点间的跨度。,5. 弯曲应力 flexural stress f 试样跨度中心外表面上的标称应力； 注：以兆帕斯卡（Mpa）为单位。,1. 弯曲应变 flexural strain f 试样跨度中点外表面单位长度的微小的用分数表示的变化量； 注：以无量纲比值或百分量（%）表示。,1/3,6. 负荷 load F 施加到试样跨度中点上的力，使之产生规定的弯曲应力； 注：以牛顿（N）为单位。,7. 负荷变形温度 temperature of deflection under load Tf 随着试验温度的增加，试样挠度达到标准挠度值时的温度； 注：以摄氏度（）为单位。,1. 形状与尺寸 试样应是横截面为矩形的样条，其长度l、宽度b、厚度h 应满足l b h ； 每个试样中间部份（占长度的1/3）的厚度和宽度任何地方都不能偏离平均值的2%以上。,二、原理,标准试样的平放或侧立方式承受三点弯曲恒定负荷，使其产生一种弯曲应力，在 匀速升温条件下，测量达到与规定的弯曲应变增量相对应的标准挠度时的温度。,三、试样,2/3,2. 试样检查 试样应无扭曲，其相邻表面应互相垂直，所有表面和棱边均应无划痕、麻点、凹痕和飞边等应确保试样所有切削面都尽可能平滑，并确保任何不可避免的机加工痕迹都顺着长轴方向。,3. 试样数量 每组三个。,3/3,四、状态调节,在23，55%恒温恒湿下，状态调节48小时 。,五、操作,1. 施加力计算 平放： 侧立： F= F= 式中：F：负荷，单位牛顿（N）； f：试样表面承受的弯曲应力，单位为兆帕（Mpa）； b：试样宽度，单位为毫米（mm）； h：试样厚度，单位为毫米（mm）； L：试样与支座接触线间距离（跨度），单位为毫米（mm）。,2. 加热装置的起始温度： 一般应低于27，除非以前的试验已经表明对受试的具体材料，在较高温度下开始试验不会引起误差，升温速度为120 /h，浸入液体中50mm。,7.硬度计测试方法,工程塑料硬度测试通常采用洛式硬度； 洛式硬度的测定，是在先后二次施加试验力（初试验力F0及总试验力F）的作用下，将一定直 径的钢球压头，压入试样或制品表面，在总试验力保持一定的时间后，卸除主试验力F1，保留初 试验力，测量其压入深度h1，以压入深度h1和在初试验力作用下的压力深度h0之差，e表示洛式硬 度的高低，e值大，硬度值低； e值小，硬度值高。e值的测量单位为0.002mm，可以从指示表盘上 直接读出。 硬度符号用HR表示，并注以所用标尺E、L、M、R等