塑料力学性能测试

第五章力学性能测试

第一节拉伸性能一、概念及测试原理1．基本概念应变：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。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。拉伸强度：是在拉伸试验过程中，试样承受的最大拉伸应力。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。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。2．测试原理在规定的试验温度、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。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。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。二、测试仪器1.引伸计；2.固定上限位；3.引伸计导杆；4.中横梁；5.上夹具；6.样条；7.下夹具；8.传感器；9.下限位；10.急停开关

拉伸试验用夹具

三、测试标准和试样塑料拉伸试验参照的标准为GB/T1040-2006。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；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。在某些情况下可以使用多用途试样。表5-11A型和1B型试样尺寸及公差符号名称尺寸mm公差mm符号名称尺寸mm公差mm1A型试样1B型试样L3总长（最小）150L3总长（最小）150L夹具间距离115±1.0L夹具间距离L2+5~0r半径20～25r半径（最小）60b2端部宽度20±0.2b2端部宽度20±0.2b1窄部分宽度10±0.2b1窄部分宽度10±0.2h优选厚度4±0.2h优选厚度4±0.2L0标距50±0.5L0标距50±0.51A型试样为优先选用的直接模塑多用途试样1B试样为机加工试样。四、测试步骤及影响因素1．测试步骤（1）试样准备试样上必须标出确定标距的标记。试样不能扭曲，成对的平行面间要相互垂直，表面和边沿不能有划痕、坑洞、污迹和毛刺。（2）测量试样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0.02mm。每个试样测量3点，取算术平均值。（3）夹持将试样放到夹具中，务必使试样的长轴线与试验机的轴线成一条直线。（4）引伸计安装（5）试验速度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。（6）数据的记录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。（7）试样数量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。推荐试验速度度速度（mm/min）允许偏差（%）速度（mm/min）允许偏差（%）1±2050±102±20100±105±20200±1010±20500±1020±102．结果计算和和表示（1）应力按式5-1计算：（2）应变按式5-2、5-3计算（3）标准准偏差差值按按下式式（5-4）计算算式中：：S，标准准偏差差值；；，，单单个测测定值值；，，组测测定值值的算算术平平均值值；n，测定定个数数。计算结结果以以算术术平均均值表表示，，σt取三位位有效效数字字，εt、S取二位位有效效数字字。3．影影响响因因素素（1）试试样样的的制制备备与与处处理理拉伸伸试试验验要要求求做做成成哑哑铃铃形形试试样样;制样样方方式式有有两两种种：：一一是是用用原原材材料料制制样样；；另另一一种种是是从从制制品品上上直直接接取取样样。。用原材料制制成试样有有几种方法法，包括模模压成型、、注塑成型型、压延成成型或吹膜膜成型等;不同方法制制样的试验验结果不具具备可比性性;同一种制样样方法，要要求工艺参参数和工艺艺过程也要要相同;试样制备好好后,要按GB/T2918-1998标准，在恒恒温恒湿条条件下放置置处理。（2）材料试验验机影响因素主主要有:测力传感器器精度、速速度控制精精度、夹具具、同轴度度和数据采采集频率等等。测力传感器器一般要求求传感器的的精度在0.5%以内。拉伸速度要要求平稳均均匀,速度偏高或或偏低都会会影响拉伸伸结果。试验机的同同轴度不好好,拉伸位移将将偏大,拉伸强度有有时将受到到影响,结果偏小。。（3）试验环境境影响塑料拉拉伸试验结果果的因素主主要是温度度和湿度。。GB/T2918-1998规定,标准实验室室环境温度度为(23±2)℃,相对湿度为为45%～55%。（4）操作过程程一般情况下下,拉伸速度快快,屈服应力和和拉伸强度度增大,而断裂伸长长率将减小小。高速拉伸时时,分子链段的的运动跟不不上外力作作用的速度度,塑料呈现脆脆性行为,表现为拉伸伸强度增大大,断裂伸长率率减小。（5）数据处理理现在在的的材材料料试试验验机机多多数数由由计计算算机机控控制制,数据据处处理理已已程程序序化化,但是是有有些些数数据据还还是是依依靠靠人人为为测测试试和和计计算算的的,如试试样样尺尺寸寸、、位位移移变变化化、、伸伸长长率率计计算算及及脱脱机机试试验验等等。。第五五章章力力学学性性能能测测试试第二二节节弯弯曲曲性性能能一、、概概念念及及测测试试原原理理1.概念挠度：试样跨度中中心的顶面或或底面偏离原原始位置的距距离。规定挠度：规定挠度为为试样厚度h的1.5倍。弯曲应力：试样跨度中中心外表面的的正应力。断裂弯曲应力力：试试样样断断裂裂时时的的弯弯曲曲应应力力。。弯曲曲强强度度：试试样样在在弯弯曲曲过过程程中中承承受受的的最最大大弯弯曲曲应应力力。。弯曲曲应应变变：试试样样跨跨度度中中心心外外表表面面上上单单元元长长度度的的微微量量变变化化，，用用无无量量纲纲的的比比或或百百分分数数（（％％））表表示示。。断裂裂弯弯曲曲应应变变：试试样样断断裂裂时时的的弯弯曲曲应应变变，，用用无无量量纲纲的的比比或或百百分分数数（（％％））表表示示。。弯曲曲弹弹性性模模量量或或弯弯曲曲模模量量：应应力力差差与与对对应应的的应应变变差差之之比比。。2.测试试原原理理测定定塑塑料料弯弯曲曲性性能能采采用用的的第第一一种种方方法法是是三三点点负负载载体体系系，，第二二种种力力法法是是四四点点负负载载体体系系。。图5-7四点点式式弯弯曲曲试试验验示示意意图图图5-6塑料料三三点点式式弯弯曲曲试试验验二、、测测试试仪仪器器弯曲曲试试验验机机应应符符合合GB/T17200-1997的要要求求。。通常常，，拉拉伸伸试试验验用用的的机机器器也也能能用用来来作作弯弯曲曲试试验验，，上上部部的的可可动动压压头头可可用用来来做做弯弯曲曲试试验验。。能指指示示拉拉伸伸和和压压缩缩负负载载的的具具有有双双重重目目的的的的负负载载传传感感器器可可方方便便地地对对拉拉伸伸试试验验和和压压缩缩试试验验的的试试验验进进行行测测定定。。三、、测测试试标标准准和和试试样样塑料料的的弯弯曲曲试试验验的的标标准准方方法法是是GB/T9341-2008。可采采用用注注塑塑、、模模塑塑、、或或由由板板材材经经机机械械加加工工制制成成矩矩形形截截面面积积的的试试样样，，也也可可从从标标准准的的多多用用途途试试样样的的中中间间平平行行部部分分截截取取。。推荐试试样尺尺寸：：长度度l：80±±2mm；宽度度b：10.0±±0.2mm；厚度度h：4.0±0.2mm。当不可可能或或不希希望采采用推推荐试试样时时，试试样长长度和和厚度度之比比应与与推荐荐试样样相同同，如如下式式（5-5）所示示：l/h=20±1公称厚度h宽度b*公称厚度h宽度b*1＜h≤325.0±0.510＜h≤2020.0±0.53＜h≤510.0±0.520＜h≤3535.0±0.55＜h≤1015.0±0.535＜h≤5050.0±0.5*含有粗粒填料的材料，其最小宽度应在30mm。表5-3与试样样厚度度h相关的的宽度度值b单位：：mm四、测测试步步骤及及影响响因素素1.测试步步骤（1）测量量试样样（2）设置置好合合适的的试验验速度度表5-4试验速速度推推荐值值速度/mm/min允差/％速度/mm/min允差/％1*±20b50±102±20b100±105±20200±1010±20500±1020±10*厚度在1mm至3.5mm之间的试样，用最低速度b速度1mm/min和2mm/min的允差低于GB/T17200-1997的规定。（3）试样样对称称地放放在两两个支支座上上，并并于跨跨度中中心施施加力力。（4）记录录试验验过程程中施施加的的力和和相应应的挠挠度，，若可可能，，应用用自动动记录录装置置来执执行这这一操操作过过程，，以便便得到到完整整的应应力/应变曲曲线图图。（5）根据据力/挠度或或应力力/挠度曲曲线或或等效效的数数据来来确定定相关关应力力、挠挠度和和应变变值。。（6）试验验结果果以每每组5个试样样的算算术平平均值值表示示。试试样在在跨度度中部部分三三分之之一以以外断断裂，，试验验结果果应作作废，，并应应重新新取样样进行行试验验。2．结果果计算算和表表示（1）塑料料弯曲曲应力力按下下式（（5-6）计算算：（2）塑料料挠度度按下下式（（5-7）计算算：（3）塑料料弯曲曲模量量按下下式（（5-8）计算算3.试验影影响因因素（1）跨厚厚比选择跨跨厚比比时必必须综综合考考虑剪剪力、、支座座水平平推力力以及及压头头压痕痕等综综合影影响因因素。。（2）应变变速率率在相同同的试试样厚厚度下下，跨跨度越越大则则应变变速率率越小小；试试验速速度越越大则则应变变速率率越大大。（3）加载载压头头圆弧弧和支支座圆圆弧半半径加载压压头圆圆弧半半径过过小，，造成成压头头与试试样之之间不不是线线接触触，而而是面面接触触；若若压头头半径径过大大，对对于大大跨度度就会会增加加剪力力的影影响，，容易易产生生剪切切断裂裂。（4）温度度弯曲强强度都都随着着温度度升高高而下下降，，但下下降程程度各各有不不同。。（5）操作影响响试样尺寸的的测量、试试样跨度的的调整、压压头与试样样的线接触触和垂直状状况以及挠挠度值零点点的调整。。第五章力力学性能能测试第三节压压缩性能压缩性能是是描述材料料在较低的的压缩负载载和均匀加加载速率下下的行为。。压缩性能包包括弹性模模量、屈服服应力、屈屈服点以外外的形变、、压缩强度度、压缩应应变和细长长比。在实际应用用中，压缩缩负载并不不总是瞬间间加上的，，因此，不不考虑塑料料的刚度和和强度对时时间依赖性性的标准试试验结果，，就不能作作为设计零零件的基础础。一、概念及及测试原理理1.概念压缩应力指在压缩试试验过程中中的任何时时刻，单位位试样的原原始横截面面上所承受受的压缩负负荷。压缩变形指试样在压压缩负荷作作用下高度度的改变量量。压缩应变每单位原始始标距L0的长度减少少量，为比比值或百分分数。压缩强度指在压缩试试验中试样样所承受的的最大压缩缩应力。规定应变时时的压缩应应力达达到规定应应变时的压压缩应力。。压缩模量指在应力―应变曲线的的线性范围围内应力差差与应变差差的比值。。细长比指试样的高高度与试样样横截面的的最小回转转半径之比比。2.测试原理试验是把试试样置于试试验机的两两压板之间间，并在沿沿试样两个个端部表面面的主轴方方向，以恒恒定速率施施加一个可可以测量的的大小相等等而方向相相反的力，，使试样沿沿轴向方向向缩短，而而径向方向向增大，产产生压缩形形变，直至至试样破裂裂，屈服或或试样变形形达到一预预先规定的的数为止。。二、、测测试试仪仪器器试验验机机应应符符合合GB/T17200-2008的规规定定，，而而拉拉伸伸和和弯弯曲曲试试验验所所用用的的万万能能试试验验机机也也可可用用来来测测试试各各种种材材料料的的压压缩缩强强度度。。用挠度度计或或压缩缩形变变计在在试验验中的的任意意时间间内测测且试试样两两固定定点距距离的的任何何变化化。压缩夹夹具三、测测试标标准和和试样样1.测试标标准塑料的的压缩缩试验验按GB/T1041－2008标准方方法进进行。。2.试样可用注注塑、、模压压成型型制作作或机机械加加工制制备形状有有棱柱柱、圆圆柱或或管状状。优选类类型和和试样样尺寸寸类型测量长度l宽度b厚度hA模量50±210±0.24±0.2B强度10±0.2小试样样尺寸寸项目1型2型厚度宽度高度3563535四、测测试步步骤及及影响响因素素1.测试步步骤推荐试试验速速度速度mm/min允差/％速度/mm/min允差/％1±2010±202±2020±10a5±20a该允差低于GB/T17200-1997的规定试样应应按照照该材材料的的国家家标准准的要要求进进行状状态调调节（1）试样样尺寸寸的测测量（2）必要要时安安装变变形指指示器器。（3）试样样放置置。（4）根据据材料料的规规定调调整试试验速速度。。（5）开动动试验验机进进行试试验。。①记记录适适当应应变间间隔时时的负负荷及及相应应的压压缩应应变。。②试试样破破裂瞬瞬间所所承受受的负负荷，，单位位为N。③如如试样样不破破裂，，记录录在屈屈服或或偏置置屈服服点及及规定定应变变值为为25％时的的压缩缩负荷荷，单单位为为N。（6）试验验结果果以每每组5个试样样的算算术平平均值值表示示。2.结果计计算和和表示示（1）应力力按下下式计计算σ=F/A（2）应变变（用用伸长长仪测测量））按下下式计计算（3）压缩缩模量量按下下式计计算3.影响因因素来自试样材材料自自身的的因素素：例如材材料内内应力力分布布、材材料结结构、、试样样的成成型加加工方方式等等；来自试验条条件：例如试试样形形状、、试样样尺寸寸、试试验机机的上上下压压板的的表面面粗糙糙度或或摩擦擦力以以及试试验速速度等等。第五章章力力学学性能能测试试第四节节冲冲击性性能冲击试试验是是用来来评价价材料料在高高速载载荷状状态下下的韧韧性或或对断断裂的的抵抗抗能力力的试试验。。塑料材材料的的冲击击强度度在工工程应应用上上是一一项重重要的的性能能指标标，它它反映映不同同材料料抵抗抗高速速冲击击而致致破坏坏的能能力。。冲击试试验可可分为为摆锤式式（包括括简支支梁和和悬臂臂梁式式）、、落球（落锤锤）式式和高速拉拉伸冲冲击试验等等。不同材材料、、不同同用途途制品品可选选择不不同的的试验验方法法。一、摆摆锤锤式冲冲击试试验（一））概念念及测测试原原理1.概念简支梁梁无缺缺口冲冲击强强度：无缺缺口试试样破破坏时时所吸吸收的的冲击击能量量，与与试样样原始始横截截面积积有关关。简支梁梁缺口口冲击击强度度：缺口口试样样破坏坏时所所吸收收的冲冲击能能量，，与试试样缺缺口处处的原原始横横截面面积有有关。。悬臂梁梁无缺缺口冲冲击强强度：无缺缺口试试样在在悬臂臂梁冲冲击强强度破破坏过过程中中所吸吸收的的能量量与试试样原原始横横截面面积之之比。。悬臂梁缺口口冲击强度度：缺口试样样在悬臂梁梁冲击强度度破坏过程程中所吸收收的能量与与试样原始始横截面积积之比。2.测试原理摆锤式冲击击试验包括括简支梁型型和悬臂梁梁型。这两种方法法都是将试试样放在冲冲击机上规规定位置，，然后使摆摆锤自由落落下，使试试样受到冲冲击弯曲力力而断裂，，试样断裂裂时单位面面积或单位位宽度所消消耗的冲击击功即冲击击强度。简支梁梁冲击击试验验是摆摆锤打打击简简支梁梁试样样的中中央；；悬臂梁梁则是是用摆摆锤打打击有有缺口口的悬悬臂梁梁的自自由端端（二））测试试仪器器由一个个重的的底座座和测测试时时夹紧紧试样样的虎虎钳夹夹具所所组成成。简支梁梁试验验和悬悬臂梁梁试验验采用用不同同类型型的打打击头头。（三））塑塑料简简支梁梁冲击击试验验1.测试标标准和和试样样（1）测试标标准塑料简支支梁冲击击试验的的标准方方法是GB/T1043-2008。（2）试样试样可用用模具直直接经压压塑或注注塑成型型；也可可用压塑塑或注塑塑成型的的板材经经机械加加工制得得。试样的类类型、尺尺寸和跨跨距单单位：：mm试样类型长度al宽度ab厚度ah跨距180±210±0.24±0.262±0.00.52b3b25h11h或13h10或15c3d20h6h或8h表5-10方法名称称、试样样类型、、缺口类类型和缺缺口尺寸寸无层间间剪切破破坏的材材料方法名称a试样类型冲击方向缺口类型缺口底部半径rN/mm缺口底部剩余宽度bN/mmGB/T1043.1/1eUb1侧向无缺口单缺口GB/T1043.1/1eAbA0.25±0.058.0±0.2GB/T1043.1/1eBB1.00±0.058.0±0.2GB/T1043.1/1eCC0.10±0.028.0±0.2GB/T1043.1/1fUc贯层无缺口a.如果试样取自片材或成品，其厚度应加载名称中。非增强材料的试样不应以机加工面作为拉伸而进行试验；b.优选方法；c.适用于表面效应的研究。图5-14简支梁试试样图5-15缺口类型型2.测试步骤骤及计算算结果（1）测试步步骤试样按GB/T2918-1998的规定调调节16小时以上上。①测量试样样中部的的宽度和和厚度，，精确至至0.02mm。②根据试样样选择摆摆锤。③调节能量量度盘指指针零点点，测定定摩擦损损失和修修正吸收收的能量量。④抬起并锁锁住摆锤锤，试样样放置，，对中。。⑤平稳释放放摆锤，，从度盘盘上读取取试样吸吸收的冲冲击能量量。⑥试样完全全破坏或或部分破破坏的可可以取值值。⑦观察、报报告。不不同破坏坏类型的的结果不不能进行行比较。。⑧所有计算算结果的的平均值值取两位位有效数数字，每每组试验验至少包包括10个试样。。（2）结果的的计算和和表示①无缺口口试样简简支梁冲冲击强度度按下式式（5-16）计算：：②缺口试样样简支梁梁冲击强强度按下下式（5-17）计算：：（四）塑塑料悬臂臂梁冲击击试验1．测试标标准和试试样（1）测试标标准塑料悬臂臂梁冲击击试验方方法的标标准有GB/T1843-2008图5-16夹具、试试样和冲冲击刃冲冲击示意意图（2）试样方法名称a、b试样缺口类型缺口底部半径rN缺口的保留宽度bNGB/T1843/U长l=80±2宽b=10.0±0.2厚h=4.0±0.2无缺口——GB/T1843/AA0.25±0.058.0±0.2GB/T1843/BB1.00±0.05a如果试样是由板材或制品上裁取的，板材或制品的厚度h应该加到命名中。未增强的试样不应使机加工表面处于拉伸状态进行试验；b如果板材厚度h等于宽度b，冲击方向（垂直n平行p）应加到名称中。表5-11方法名称称、试样样类型、、缺口类类型和缺缺口尺寸寸图5-18冲击方向向命名图图2.测试步骤骤及计算算结果①悬臂梁梁梁无缺口口冲击强强度按下下式（5-18）计算：：②缺口试样样简支梁梁冲击强强度按下下式（5-18）计算：：（五）影影响因素素1．试样制制备每种制样样过程都都要符合合相关标标谁，不不同制样样方法不不具有可可比性。。2.试样尺寸寸规格要一一致。不不同加工工方式加加工的试试样，其其测值不不具可比比性。3.试验环境境冲击强度度值均随随温度的的降低而而降低。。湿度对对某些塑塑料冲击击强度有有影响。。4.操作过程程如冲击速速度，冲冲击摆锤锤刀口与与试样打打击面吻吻合。简简支梁冲冲击试验验中，如如果试样样与支架架没有贴贴紧，则则容易产产生多次次冲击使使测试结结果不准准确。5.数据处理理数据处理理与试验验结果的的精确度度有着密密切关系系。第五章力力学学性能测测试第五节硬硬度试试验一、概念念及测试试方法硬度是指材材料抵抗其其他较硬物物体压入其其表面的能能力。硬度是材料料的弹性、、塑性、韧韧性等一系系列力学性性能组成的的综合性指指标;通过对硬度度的测量可可间接了解解该材料的的其他力学学性能，例例如磨耗性性能、拉伸伸性能、固固化程度等等;硬度测定值值的大小不不仅与材料料性质有关关，还取决决于测定条条件和方法法;不同测定方方法测定的的硬度值不不能相对比比较。测定硬度的的方法主要要有三种类类型：①测定材料耐耐顶针压入入能力的试试验，如邵邵氏硬度（（肖氏硬度度）、球压压痕硬度试试验等；②测定材料对对尖头或其其它材料的的耐划痕性性硬度试验验，如莫氏氏硬度（Mobs）等；③测定材料回回弹性的硬硬度试验，，如洛氏硬硬度，邵氏氏反弹硬度度试验等。。邵氏A型适用于软软质塑料及及橡胶；邵邵氏C型和邵氏D型适用于较较硬或硬质质塑料和硫硫化橡胶。。球压痕硬度度实验适用用于柔软的的弹性体到到较硬的塑塑料。洛氏硬度实实验主要用用于刚硬的的工程塑料料的硬度评评价。二、邵氏硬硬度1.测试原理将规定形状状的压针，，在标准的的弹簧压力力下和规定定的时间内内，把压针针压入试样样的深度转转换为硬度度值，表示示该试样材材料的邵氏氏硬度等级级。指示表为100个分度，每每一个分度度即为一个个邵氏硬度度值。邵氏压痕硬硬度实验不不适用于泡泡沫塑料。。2.测试仪器邵氏硬度计计主要由读读数度盘、、压针、下下压板及对对压针施加加压力的弹弹簧组成。。图5-21TH210邵氏硬度计计1．底座；2．工作台；；3．试样；4．硬度计；；5．砝码；6．砝码固定定杆；7．压下手柄柄；8．立柱；9．升降滑动动臂；10．锁紧手轮轮3.测试步骤（1）制样（2）硬度计垂垂直安装在在硬度计支支架上（3）待测试样样置于测定定架的试样样平台上（4）在试样上上不同点处处测量硬度度五次、取取算术平均均值（5）重复上述述实验步骤骤。（6）实验结果果表示4．影响因素素（1）试样厚度度试样样过薄，将将使测定的的硬度值偏偏大。（2）压针压压针端部部形状越平平坦，测得得的硬度值值越大。（3）温度测测试温度度高，测得得的硬度值值低。（4）读数时间间随读读数时间的的增加而下下降；（5）测点间距距离三、洛氏硬硬度1．试验原理理洛氏硬度试试验法是美美国人洛克克尔在1919年提出的。。属于静载压压痕法硬度度试验。可用于软的的弹性体材材料到较刚刚硬塑料的的硬度值评评价。图5-22洛氏硬度测测试原理示示意图2.测试仪器洛氏硬度计计主要由机机架、压头头、加力机机构、硬度度指示器和和计时装置置组成。3．测试步骤骤（1）制样（2）选择合适适的标尺（3）施加初始始压力。（4）卸除主压压力（5）重复上述述操作（6）计算洛氏氏硬度4．影响因素素（1）试验仪器器的影响（2）测试温度度的影响（3）试样厚度度的影响（4）主试验力力保持时间间的影响（5）读数时间间的影响四、其他测测试方法莫式硬度检检测方法的的原理是以以材料抵抗抗刻画的能能力作为衡衡量硬度的的依据。在涂料，包包装行业广广泛应用的的铅笔划痕痕硬度法也也是一种抵抵抗划痕能能力的测定定方法图5-23铅笔硬度计计第五章力力学性能能测试第六节其其他力学学性能测试试一、剪切试试验剪切强度定定义为在剪剪切应力作作用下，使使试样移动动部分与静静止部分呈呈完全脱离离状态所需需之最大负负荷。由最大剪切切载荷与试试样原始截截面积之比比求得，它它是承受剪剪切载荷材材料的重要要力学性能能指标。用来表征高高聚物材料料抵抗剪切切载荷而不不破裂的能能力。对于脆性材材料，即可可应用简单单的剪切试试验来测定定其剪切强强度。对于受剪切切作用会发发生较大塑塑性形变的的材料，可可采用扭转转试验方法法测定。（一）剪切切强度试验验ASTMD-732ASTMD-732规定的剪切切强度试验验，是通过过一个标准准冲头以规规定的速度度，强迫热热塑性塑料料试样片完完全破坏。。剪切强度度大小为试试样在剪切切力作用下下破坏时单单位面积上上所能承受受的负荷值值。1.试验样品和和试验装置置2.测试步骤测试首先要要把样品正正确固定在在定位夹具具上，冲头头剪切压迫迫，直到试试样完全破破坏。其抗剪强度度计算如下下：剪切强度(psi)=样品剪切力力(lb)/剪切边缘区区(in2)剪切边缘区区(in2)=冲头周长(in.)/试样厚度(in.)3.意义和局限限性剪切强度试试验对于设设计薄片型型的塑料制制品尤其重重要，这些些制品要承承受剪切负负荷，而注注塑产品设设计时，剪剪切强度载载荷一般考考虑较少。。根据工程实实践，通常常认为抗剪剪强度基本本上等于抗抗拉强度的的一半。（二）塑料料剪切强度度试验方法法（穿孔法法）1.试验样品和和试验装置置图5-25剪切试样图5-26穿孔式剪切切夹具和试试验装置示示意图2.测试步骤调节试验环环境安装试样、、夹具。启动试验机机记录最大负负荷3.结果表示及及影响因素素（1）结果表示示剪切切强强度度按按下下式式计计算算：：σt=P/ππDt（5-23）测定定剪剪切切强强度度时时，，P为最最大大负负荷荷；；测测定定破破坏坏剪剪切切强强度度时时，，P为破破坏坏负负荷荷；；测定定屈屈服服剪剪切切强强度度时时，，P为屈屈服服负负荷荷测定定定定变变形形率率剪剪切切强强度度时时，，P为规规定定变变形形率率时时剪剪切切负负荷荷。。（2）影影响响因因素素①剪剪切切速速度度同一一种种材材料料随随着着剪剪切切试试验验速速度度的的增增加加，，其其剪剪切切强强度度也也增增大大。。②试试样样厚厚度度材料料在在其其制制造造过过程程中中，，不不可可避避免免地地会会产产生生一一些些气气孔孔、、杂杂质质或或低低分分子子物物质质等等缺缺陷陷，，试试样样越越厚厚，，存存在在缺缺陷陷的的概概率率也也越越高高，，因因此此一一般般试试样样越越厚厚其其剪剪切切强强度度值值也也越越低低。。③环环境境温温度度随着着温温度度的的升升高高，，剪剪切切强强度度明明显显下下降降，，且且热热塑塑性性材材料料较较热热固固性性材材料料的的影影响响更更为为明明显显。。二、、蠕蠕变变及及应应力力松松弛弛试试验验（一）蠕变试试验1.试验样品和试试验装置试验样品使用用相关材料标标准或GB/T1040.2-2006中规定的测定定拉伸性能的的试样。试验装置由夹夹具、加载系系统、伸长测测量装置、计计时器和测微微计组成。图5-29不同树脂脂在23℃环境下经经过1000小时一定定负荷后后的应力力应变曲曲线（二）应应力松弛弛试验在恒定形形变下，，物体的的应力随随时间而而逐渐衰衰减的现现象称为为应力松松弛。如垫片、、密封件件、阀座座等塑料料制品应应用的情情况，往往往要经经历应力力松弛过过程。随时间和和温度，，变形引引起应力力损失，，从而导导致力学学性能变变化，这这种现象象会影响响制件的的密封程程度和紧紧固件的的紧密程程度。应力松弛弛是一种种理论上上类似于于蠕变特特点的松松弛行为为，塑料料应力松松弛程度度依赖与与应变、、时间和和温度条条件。“硫化橡胶胶或热塑塑性橡胶胶老化性性能的测测定拉伸伸应力松松弛试验验”（GB/T9871-2008/ISO6914:2004）1.试验样品和试试验装置2.试验步骤（1）方法A在无应力条件件下，将试样样安装在已预预热的夹持器器上，进行老老化；在（5±0.5）min之后，拉伸试试样在1min之内达到45%～55%之间的伸长，，并保持其在在该伸长的±1%以内；也可以用（20±2）%的较小伸长代代替（50±5）%，测量初始力力（F0）。（2）方法B在无应力条件件下，将试样样安装在已预预热的夹持器器上，进行老老化在（5±0.5）min之后，拉伸试试样在2s之内达到45%～55%之间的伸长，，并保持其在在该伸长的±1%以内(10±1)s,测量初始力（（F0）3.结果表示（三）蠕变和和应力松弛试试验的影响因因素1．温度的影响响温度越高，蠕蠕变值和应力力松弛值也越越大。2．压力的影响响增大压力，降降低分子链段段的活动性，，即降低了柔柔量。3．聚合物分子子量的影响分子量较小，，熔融粘度与与分子量成正正比。4．交联状态的的影响交联度提高，，蠕变速率明明显下降。5．共聚和增塑塑作用的影响响共聚和增塑使使蠕变和应力力松弛曲线在在温度轴方向向产生平移。。6．结晶化的影影响结晶能大大减减少蠕变或应应力松弛。7．聚合物分子子结构的影响响分子链愈柔曲曲，蠕变和应应力松弛就愈愈明显；相反反，刚性分子子链及链间作作用力大的材材料，蠕变及及应力松弛就就小。三、疲劳试验验(一)疲劳的起因疲劳是在较静静态极限载荷荷小的载荷作用下下，经过一定定的时间周期期后，首先在在材料中产生生很小的疲劳裂纹，然后在裂纹纹或材料的缺缺陷处(如杂质、填料料、气泡、裂裂隙、表面擦擦伤、刻痕等等)处产生应力集中，使此处的应应力比其他地地方高数倍，，数十倍或数数百倍，就使使裂纹迅速扩扩展，而导致致材料的力学学性能减弱或或破坏。疲劳是材料在在周期性的交变载荷作用用下发生的破坏坏。疲劳寿命被定定义为试样在在给定的交变变应力或应变变作用下断裂裂时的循环次次数N。银纹化和剪切切流变是聚合物疲劳劳过程中最普普遍的分子链链变形方式。。（二）疲劳试试验举例高聚物多孔弹弹性材料定负负荷冲击疲劳劳的测定(GB/T18941-2003)1.试验原理通过一个面积积比试样小一一些的压头反反复地凹入试试样，在保持持规定范围内内的每一个冲冲击周期中达达到最大负荷荷。2.试验设备试验设备使用用往复式冲击击试验机由平台、压头头、压头支架架、测力装置置组成，通过过曲辊或其他他合适的机械械装置，试验验机应能使承承载试样的台台板或压头支支架往复运动动，一个向另另一个从垂直直方向以每分分钟为(70±5)次的速率进行行冲击，冲击击幅度应是可可以调节的。。图5-30手动操作式试试验机的构造造示意图图5-31自动调节式试试验机的构造造示意图3．试验方法4．结果表示厚度减少值的的百分率△d由式5-27给出：△d=100××（d1-d2）/d1（5-27）式中：d1，初始厚度度，mm；d2，最终厚度度，mm。硬度减少值值△H由式5-28求出：△H=H1-H2（5-28）式中：H1，初始硬度度；H2，最终硬度度。四、摩擦及及磨耗性能能摩擦性能主主要是指材材料的摩擦擦系数磨耗性能主主要是指在在摩擦过程程中，材料料的表面不不断损失的的性能。（一）摩擦擦性能1.基本概念两个相互接接触物体或或物体与介介质之间发发生相对运运动或具有有相对运动动趋势时出出现的阻碍碍作用称为为摩擦。这种阻碍相相对运动的的力称为摩摩擦力，摩摩擦力的方方向总是沿沿着接触面面的切线方方向，跟物物体相对运运动方向相相反。2.试验设备与与试验方法法目前，我国国的GB10006-88是等同采用用ISO8295-1986(E)《塑料薄膜和和片材摩擦擦系数的测测定方法》测定装置。。图5-32摩擦系数的的测定方法法示意图图5-33摩擦系数测测试仪图5-34包装材料的的静态摩擦擦系数图5-35鞋类摩擦系系数测试仪仪3.影响摩擦的的因素①温度对摩摩擦系数有有一定的影影响，但都都不太大。。②塑塑料料摩摩擦擦系系数数随随负负荷荷增增大大而而缓缓慢慢下下降降。。③在在中中、、低低速速度度范范围围内内，，塑塑料料的的摩摩擦擦系系数数随随速速度度的的增增加加而而增增大大，，但但在在高高速速下下，，随随速速度度的的增增加加而而降降低低。。④配配对对材材料料同同一一种种塑塑料料，，因因对对摩摩材材料料的的不不同同，，其其摩摩擦擦系系数数有有很很大大差差别别。。⑤表面面的粗粗糙度度接接触触表面面愈粗粗糙，，摩擦擦系数数愈大大。但但聚四四氟乙乙烯-钢的摩摩擦系系数，，当钢钢的光光洁度度很高高时，，却反反面增增大，，只有有当钢钢的光光洁度度在适适当范范围内内才降降到最最小，，这可可能和和聚四四氟乙乙烯在在钢表表面的的粘附附有关关。还有许许多因因素:如塑料料的加加工方方法，，试样样的厚厚度等等。表5-12几种类类型塑塑料的的摩擦擦系数数名称摩擦系数塑料在塑料上滑动塑料在钢上滑动钢在塑料上滑动PTFE0.040.040.1PE0.100.150.2PS0.50①0.300.35PMMA0.80①0.50①0.45（二））磨耗耗性能能1.基本概概念磨损是是摩擦擦的必必然结结果。。在摩擦擦力作作用下下的整整个过过程中中，发发生一一系列列的机机械、、物理理、化化学的的相互互作用用，以以致材材料表表面发发生尺尺寸变变化和和物质质损耗耗。①磨耗或或磨损损由由于于摩擦擦力引引起的的材料料表面面的损损失，，即物物体在在相互互摩擦擦的过过程中中，其其接触触表面面上的的物质质不断断损失失的现现象。。②磨损率率单单位位时间间(或单位位行程程、圈圈数等等)材料的的损失失量。。③耐磨性性抵抵抗抗由于于机械械作用用使材材料表表面产产生磨磨损的的性能能，通通常用用磨损损量表表示，，磨损损量愈愈小，，耐磨磨性愈愈好。。2.磨耗试试验方方法产生磨磨耗的的主要要因素素是切切割和和疲老老。磨耗试验验主要分分两大类类型：一种采用用松散的的摩擦材材料，另另一种采采用致密密的摩擦擦材料（（GB/T25262-2010）。主要的磨磨耗类型型都是胶胶料与另另一个固固体摩擦擦材料接接触运动动而产生生的磨耗耗。试样和摩摩擦材料料均旋转转（1.试样；2.摩擦材料料）砂轮通过过旋转扁扁平圆盘盘试样驱驱动（1.试样；2.摩擦材料料）试样和摩摩擦材料料都旋转转（1.试样；2.摩擦材料料）试样紧贴贴在旋转转摩擦辊辊简上（（1.试样；2.摩擦材料料）刀具作用用于旋转转试样（（1.试样；2.摩擦材料料）试样和磨磨料在旋旋转空心心圆桶中中作用（（1.试样；2.摩擦材料料）典型的磨磨耗类型型3．阿克隆隆磨耗试试验在橡胶性性能研究究中，多多使用阿阿克隆磨磨耗机进进行磨耗耗试验（1.电机；2.减速器；；3.胶轮轴；；4.压力微调调块；5.刷子；