塑料弯曲强度讲义

塑料弯曲强度实验塑料弯曲实验常用作热固性脆性材料的力学性能评价。可以将其看做是冲击韧性的放大。本质上是拉伸和弯曲的复合，最终直接关系到材料的剪切强度。【实验目的】掌握塑料弯曲强度测量的根本原理掌握简支梁弯曲性能的测量方法；了解弯曲强度实验方法适用的材料范围。【实验原理】1根本定义。试验速度——speedoftesting,支座与压头之间相对运动的速率,单位mm/min。弯曲应力flexuralstressδf 试样跨度中心外外表的正应力,按9.1的(3)式计算,单位MPa。断裂弯曲应力flexuralstressatbreak,σfB，试样断裂时的弯曲应力(见图1的曲线a和b),单位MPa。弯曲强度flexuralstrength,σfM,试样在弯曲过程中承受的最大弯曲应力(见图1的曲线a和b),单位MPa。在规定挠度时的弯曲应力flexuralstressatconventionaldeflectionσfC到达规定的挠度sc时的弯曲应力(见图1的曲线C),单位MPa。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。规定挠度conventionaideflection,Sc规定挠度为试样厚度h的1.5倍,单位mm。当跨度L=16h时,规定挠度相当于弯曲应变为3.5%。弯曲应变flexuralstrain,εf试样跨度中心外外表上单元长度的微量变化,用无量纲的比或百分数(%)表示。按3.2的式(3)计算。断裂弯曲应变flexuralstrainatbreak,如试祥断裂时的弯曲应变(见图1的曲线a和b)。用元量纲的比或百分数(%)表示。弯曲强度下的弯曲应变flexuralstrainatflexuralstrengthdfM最大弯曲应力时的弯曲应变(见图1的曲线a和b)。用无量纲的比或百分数(%)表示。弯曲弹性模量或弯曲模量modulusofelasticityinflexure,flexuremodulus，Ef：应力差σf2-σf1与对应的应变差[(εf2=0.0025)-f1=0.0005)]之比[见3.2的式(4),单位MPa。注——弯曲模量仅是杨氏弹性模量的近似值。注——能借助计算机用两个不同的应力/应变点测定模量品,即把这两点间的曲线经线性回归处理后来表示。2实验装置两个支座和中心压头的位置情况如图2所示,支座和压头之间的平行度应在土0.02mm以内。压头半径Rl和支座半径凡的尺寸如下zR1=5.Omm土0.1mm；R2=2.Omm士0.2mm，试样厚度≤3mm，R2=5.Omm土0.2mm,试样厚度＞3mm，跨度L应可调节。2.11片材试样应根据IS02818的规定从片材上机加工制取。长纤维增强塑料应根据IS01268或其他规定或约定的方法加工成板材,然后按IS01268的规定或机加工制取试样。2.2检查试样不可扭曲,外表应相互垂直或平行,外表和棱角上应无刮痕、麻点、凹陷和飞边。对照直尺、矩尺和平板,目视检查试样是否符合上述要求,并用游标卡尺测量。试验前,应剔除测量或观察到的有一项或多项不符合上述要求的试样,或将其加工到适宜的尺寸和形状。2.3试样数量 -2.4在每一试验方向上至少应测试五个试样(见图3)。如果要求平均值有更高的精密度,测量的试样数量可能会超过五个,具体的试样数量可用置信区间进行估算(95%概率,见GB/T3360)。2.5试样在跨度中部1/3外断裂的试验结果应予作废,并应重新取样进行试验。3状态调节试样应按其材料标准的规定进行状态调节，假设无相关标准时，应从GB/T2918-1998中选择最适宜的条件进行状态调节。另有商定的，如高温或低温试验除外。3.1【试验步骤】试验应在受试材料标准规定的环境中进行,假设无类似标准时,应从GB/T2918-1998中选择最适宜的环境进行试验。另有商定的,如高温或低温试验除外。测量试样中部的宽度b,精确到0.1mm;厚度h,精确到0.O1mm,计算一组试样厚度的平均值h。剔除厚度超过平均厚度允差士0.5%的试样,并用随机选取的试样来代替。调节跨度L,使符合式(2):L=(16土1)h…………………..(1)并测量调节好的跨度,精确到0.5%。除以下情况外,都应用式(2)计算跨度:a)对于较厚且单向纤维增强的试样,为防止剪切时分层,在计算两支撑点间距离时,可用较大的L/h比。b)对于较薄的试样,为适应试验设备的能力,在计算跨度时用较小的L/h比。 c)对于软性的热塑性塑料,为防止支座嵌入试样,可用较大的L/h比。3按受试材料标准规定设置试验速度,假设无类似标准,应从表1中选一速度值,使应变速率尽可能接近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,例如,符合推荐试样的试验速度为2mm/min4把试样对称地放在两个支座上,并于跨度中心施加力5记录试验过程中施加的力和相应的挠度,假设可能,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/应变曲线图根据力/挠度或应力/挠度曲线或等效的数据来确定关应力、挠度和应变值。3.2【数据处理】1.弯曲强度计算σf=3FL/2bh2………………….(2)式中F一一施加的力,N; L一一跨度,mmp b一一试样宽度,mm h一一试样厚度,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εf1=0.0005和εfz=0.0025,按式(4)计算相应的挠度Si=εfiL2/6h………………………(3)式中S,一一单个挠度,mmεfi一一相应的弯曲应变,即上述的εf1和εf2值;L一-一跨度,mm h一一试样厚度,mm。再根据式(5)计算弯曲模量Ef,用MPa表示:Ef=(σf2一σf1)/(εf2一εfl)………(4)式中:σfl一一挠度为S1时的弯曲应力,MPaσf2——挠度为S2时的弯曲应力,MPa。假设借助计算机来计算。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