怎么做应力应变曲线_做了这么多年材料,这些力学性能测试你做对了吗?

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近年来,随着高分子材料的飞速发展,塑料作为其中重要的应用,各种性能有了显著的提高,在某些领域已经有了取代木材、金属材料的趋势。

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国高材分析测试中心高速拉伸试验机

对于塑料制品而言,由于其品种繁多,不同的内容组成和结构差别造就了其性能的差别。为了使塑料材料及其制品能够安全可靠的使用,对其进行性能检验是非常有必要的。其中,力学性能检验是最重要的检验之一。


常用塑料的力学性能测试如下:

  • 密度与比重
  • 拉伸性能测试
  • 压缩性能测试
  • 弯曲性能测试
  • 冲击强度的测定
  • 蠕变与应力松弛
  • 洛氏/邵氏硬度


1.密度与比重

塑料的比重是在一定的温度下,秤量试样的重量与同体积水的重量之比值,单位为g/cm3,常用液体浮力法作测定方法.

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塑料密度测试仪

在质量相同的条件下,密度越轻,根据ρ=m/V,比重越小,在等体积,价格相同的情况下,比重越小的材料可以制造的产品越多,单个产品的材料成本也就越低,而且可以减少产品的重量,节省运输等费用。所以,比重是非常重要的属性。特别是在塑料代替金属等材料的时候,是特别大的一个优势。


2. 拉伸性能测试


基本概念

:在拉伸试验中,保持这种受力状态最终,就是测量拉伸力直至材料断裂为止,所承受的最大拉伸应力称为拉伸强度。

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实验原理

:拉伸实验是对材料沿纵轴方向施加静态拉伸负荷,使其破坏。通过测定试样的屈服力破坏力和材料标距间的伸长来求得材料的屈服强度、拉伸强度和伸长率。

基本定义:

拉伸应力:试样在计量标距范围内,单位初始横截面上承受的拉伸负荷。

拉伸强度:在拉伸试验中试样直到断裂为止,所承受的最大拉伸应力。

拉伸断裂应力:在拉伸应力-应变曲线上,断裂时的应力。

拉伸屈服应力:在拉伸应力-应变曲线上,屈服点处的应力。

断裂伸长率:在拉力作用下,试样断裂时,标线间距离的增加量与初始标距之比,以百分率表示。

弹性模量:在比例极限内,材料所受应力与产生响应的应变之比。


应力-应变曲线

由应力-应变的相应值彼此对应的绘成曲线,通常以应力值作为纵坐标,应变值作为横坐标。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,材料发生可完全恢复的弹性变形,应力和应变呈正比例关系。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,应力和应变增加不在呈正比关系,最后出现断裂。

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常用拉伸试样形状

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高聚物的应力-应变曲线


实验步骤

①试样的状态调节和试验环境按国家标准规定。

②在试样中间平行部分做标线,示明标距。

③测量试样中间平行部分的厚度和宽度,精确0.01mm,II型试样中间平行部分的宽度,精确到0.05mm,测3点,取算术平均值。

④夹具夹持试样时,要使试样纵轴与上下夹具中心连线重合,且松紧适宜。

⑤选定试验速度,进行试验。

⑥记录屈服时负荷,或断裂负荷及标距间伸长。试样断裂在中间平行部分之外时,此试样作废,另取试样补做。


实验影响因素

(1)成型条件:由试样自身的微观缺陷和微观不同性引起

(2) 温度和湿度:

(3)拉伸速度:塑料属于粘弹性材料,其应力松弛过程与变形速率紧密相关,需要一个时间过程

(4)预处理:材料在加工过程中,由于加热和冷却的时间和速度不同,易产生局部应力集中,经过在一定温度下的热处理或称退火处理,可以消除内应力,提高强度

(5)材料性质:结晶度、取向、分



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