第五章 塑料力學(xué)性能測試

1、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 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)生慣性移動時，它的幾何形狀和尺寸將發(fā)生變化，這種變化就性移動時，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。在任何給定時刻，在試樣標(biāo)距長度內(nèi)，每單位原始在任何給定時刻，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。是在拉伸試驗過程中，試樣承受的最大拉伸應(yīng)是在拉伸試驗過程中，試樣承受的最大拉伸應(yīng)力。力。拉伸強度出現(xiàn)在屈服之后時，與拉伸拉

2、伸強度出現(xiàn)在屈服之后時，與拉伸強度相對應(yīng)的拉伸標(biāo)稱應(yīng)變。強度相對應(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。2 2測試原理測試原理在規(guī)定的試驗溫度、濕度與拉伸速度下，通過對塑料試樣在規(guī)定的試驗溫度、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)生形變直至材料破壞。記錄下試樣破壞時的最大負(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

3、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：有屈服點的韌性材料；曲線有屈服點的韌性材料；曲線C C：無屈服點的韌性材料無屈服點的韌性材料應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)變曲線一般分為兩個部分：彈性變應(yīng)變曲線一般分為兩個部分：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

4、。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。 二、測試儀器二、測試儀器1.1.引伸計；引伸計；2.2.固定上限位；固定上限位；3.3.引伸計導(dǎo)桿；引伸計導(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；下限位；10.10.急停開關(guān)急停開關(guān) 拉伸試驗用夾具拉伸試驗用夾具 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參照的標(biāo)準(zhǔn)為塑料拉伸試驗參照的標(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

5、，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；也可以通過機械加工從片材、板材也可以通過機械加工從片材、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。 表5-1 1A型和1B型試樣尺寸及公差符號符號名稱名稱尺寸尺寸mm公差公差mm符號符號名稱名稱尺寸尺寸mm公差公差mm1A型試樣型試樣1B型試樣型試樣L3總長（最?。┛傞L（最小）150L3總長（最?。┛傞L（最小）150L夾具間距離夾具間距離1151.0L夾具間距離夾具間距離L2+50r半徑半徑2025r半徑（最?。┌霃剑ㄗ钚。?0b2端部寬度端部寬度200.2

6、b2端部寬度端部寬度200.2b1窄部分寬度窄部分寬度100.2b1窄部分寬度窄部分寬度100.2h優(yōu)選厚度優(yōu)選厚度40.2h優(yōu)選厚度優(yōu)選厚度40.2L0標(biāo)距標(biāo)距500.5L0標(biāo)距標(biāo)距500.51A型試樣為優(yōu)先選用的直接模塑多型試樣為優(yōu)先選用的直接模塑多用途試樣用途試樣1B試樣為機加工試樣。試樣為機加工試樣。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

7、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，厚度精確至，厚度精確至0.02 0.02 mmmm。每個試樣測量。每個試樣測量3 3點，取算術(shù)平均值。點，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機的軸線將試樣放到夾具中，務(wù)必使試樣的長軸線與試驗機的軸線成一條直線。成一條直線。（4）引伸計安裝）引伸計安裝（5）試驗速度）試驗速度拉伸試驗方法國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗速度范圍為拉伸試驗方

8、法國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗速度范圍為l500mm/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)線間或夾記錄試驗過程中試樣承受的負(fù)荷及與之對應(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)量每個受試方向和每項性能應(yīng)至少試驗每個受試方向和每項性能應(yīng)至少試驗5個試樣。如果需要個試樣。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。個。推薦試驗速度推薦試驗速度速度速度（mm/min）允許偏差允許偏差（%）速度速度（mm/min）允許偏差允許偏差（%）1205010220100105202001

9、010205001020102 2結(jié)果計算和表示結(jié)果計算和表示（1）應(yīng)力按式）應(yīng)力按式5-1計算：計算：（2）應(yīng)變按式）應(yīng)變按式5-2、5-3計算計算 bdPt10000LL100LL（3）標(biāo)準(zhǔn)偏差值按下式（）標(biāo)準(zhǔn)偏差值按下式（5-4）計算）計算式中：式中：S，標(biāo)準(zhǔn)偏差值；，標(biāo)準(zhǔn)偏差值； ，單個測定值；，單個測定值； ，組，組測定值的算術(shù)平均值；測定值的算術(shù)平均值；n，測定個數(shù)。，測定個數(shù)。計算結(jié)果以算術(shù)平均值表示，計算結(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)(2nXXSiXXiX3 3影響因素影響因素（1 1）試樣的制備與處理）試樣

10、的制備與處理拉伸試驗要求做成啞鈴形試樣拉伸試驗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結(jié)果不具備可比性不同方法制樣的試驗結(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 2918-1

11、998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。（2）材料試驗機）材料試驗機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影響速度偏高或偏低都會影響拉伸結(jié)果。拉伸結(jié)果。試驗機的同軸度不好試驗機的同軸度不好, ,拉伸位移將偏大拉伸位移將偏大, ,拉伸強度拉伸強度有時將受到影響有時將受到影響, ,結(jié)果偏小。結(jié)果偏小。

12、（3）試驗環(huán)境）試驗環(huán)境影響塑料拉影響塑料拉伸試驗結(jié)果的因素主要是溫度和濕度。伸試驗結(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)實驗室環(huán)境溫度為標(biāo)準(zhǔn)實驗室環(huán)境溫度為(232),相對濕度為相對濕度為45%55%。（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)力和拉伸強度增大屈服應(yīng)力和拉伸強度增大, ,而斷裂伸長率將減小。而斷裂伸長率將減小。高速拉伸時高速拉伸時, ,分子鏈段的運動跟不上外力作用的速分子鏈段的運動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)為拉伸強度增大表現(xiàn)為拉伸強度增大, ,斷裂斷裂伸長率減小

13、。伸長率減小。（5）數(shù)據(jù)處理）數(shù)據(jù)處理現(xiàn)在的材料試驗機多數(shù)由計算機控制現(xiàn)在的材料試驗機多數(shù)由計算機控制, ,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算的但是有些數(shù)據(jù)還是依靠人為測試和計算的, ,如試樣尺寸、位移變化、伸長率計算及脫機試驗等。如試樣尺寸、位移變化、伸長率計算及脫機試驗等。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 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。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

14、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：試樣斷裂時的彎曲應(yīng)力。：試樣斷裂時的彎曲應(yīng)力。彎曲強度彎曲強度：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：試樣斷裂時的彎曲應(yīng)變，用無量綱的比：試樣斷裂時的彎曲應(yīng)變，用無量綱的比或百分?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

15、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。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負(fù)載體系，測定塑料彎曲性能采用的第一種方法是三點負(fù)載體系，第二種力法是四點負(fù)載體系。第二種力法是四點負(fù)載體系。 圖圖5-7 四點式彎曲試驗示意圖四點式彎曲試驗示意圖 圖圖5-6塑料三點式彎曲試驗塑料三點式彎曲試驗二、測試儀器二、測試儀器彎曲試驗機應(yīng)符合彎曲試驗機應(yīng)符合GB/T GB/T 17200-199717200-1997的要求。的要求。通常，拉伸試驗用的機器也通常，拉伸試驗用的機器也能用來作彎曲試驗，上部的能用來作彎曲試驗，上部的可動壓頭可用來做彎曲試驗?？蓜訅侯^可用來

16、做彎曲試驗。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和壓縮試方便地對拉伸試驗和壓縮試驗的試驗進(jìn)行測定。驗的試驗進(jìn)行測定。 三、測試標(biāo)準(zhǔn)和試樣三、測試標(biāo)準(zhǔn)和試樣 塑料的彎曲試驗的標(biāo)準(zhǔn)方法是塑料的彎曲試驗的標(biāo)準(zhǔn)方法是GB/T 9341-2008?？刹捎米⑺堋⒛Ｋ?、或由板材經(jīng)機械加工制成矩形截面可采用注塑、模塑、或由板材經(jīng)機械加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；

17、厚度厚度h：4.00.2mm。當(dāng)不可能或不希望采用推薦試樣時，試樣長度和厚度之當(dāng)不可能或不希望采用推薦試樣時，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 公稱厚度公稱厚度h寬度寬度b*公稱厚度公稱厚度h寬度寬度b*1h325.00.510h2020.00.53h510.00.520h3535.00.55h1015.00.535h5050.00.5*含有粗粒填料的材料，其最小寬度應(yīng)在含有粗粒填料的材料，其最小寬度應(yīng)在30 mm。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四、測試步驟及影響因素四、

18、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)置好合適的試驗速度）設(shè)置好合適的試驗速度表表5-4 試驗速度推薦值試驗速度推薦值速度速度/mm/min允差允差/速度速度/mm/min允差允差/1*20b5010220b10010520200101020500102010*厚度在厚度在1mm至至3.5mm之間的試樣，用最低速度之間的試樣，用最低速度b速度速度1mm/min和和2mm/min的允差低于的允差低于GB/T17200-1997的規(guī)定。的規(guī)定。（3）試樣對稱地放在兩個支座上，并于跨度中心施加力。）試樣對稱地放在兩個支座上，并于跨度中心施加力。（4）記錄

19、試驗過程中施加的力和相應(yīng)的撓度，若可能，）記錄試驗過程中施加的力和相應(yīng)的撓度，若可能，應(yīng)用自動記錄裝置來執(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/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）試驗結(jié)果以每組）試驗結(jié)果以每組5個試樣的算術(shù)平均值表示。試樣個試樣的算術(shù)平均值表示。試樣在跨度中部分三分之一以外斷裂，試驗結(jié)果應(yīng)作廢，并在跨度中部分三分之一以外斷裂，試驗結(jié)果應(yīng)作廢，并應(yīng)重新取樣進(jìn)行試驗。應(yīng)重新取樣進(jìn)行試驗。 2

20、2結(jié)果計算和表示結(jié)果計算和表示（1）塑料彎曲應(yīng)力按下式（）塑料彎曲應(yīng)力按下式（5-6）計算：）計算： 223bhPLf（2）塑料撓度按下式（）塑料撓度按下式（5-7）計算：）計算：hLsfii62（3）塑料彎曲模量按下式（）塑料彎曲模量按下式（5-8）計算）計算 )()(1212fffffE3.3.試驗影響因素試驗影響因素（1）跨厚比）跨厚比選擇跨厚比時必須綜合考慮剪力、支座水平推力以及壓頭選擇跨厚比時必須綜合考慮剪力、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?。辉囼炈僭谙嗤脑嚇雍穸认?，跨度越大則應(yīng)變速率越小

21、；試驗速度越大則應(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，對于大跨度就會增加剪力而是面接觸；若壓頭半徑過大，對于大跨度就會增加剪力的影響，容易產(chǎn)生剪切斷裂。的影響，容易產(chǎn)生剪切斷裂。（4）溫度）溫度彎曲強度都隨著溫度升高而下降，但下降程度各有不同。彎曲強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

22、的線接觸和垂直狀況以及撓度值零點的調(diào)整。和垂直狀況以及撓度值零點的調(diào)整。第五章第五章 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 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、屈服點以壓縮性能包括彈性模量、屈服應(yīng)力、屈服點以外的形變、壓縮強度、壓縮應(yīng)變和細(xì)長比。外的形變、壓縮強度、壓縮應(yīng)變和細(xì)長比。在實際應(yīng)用中，壓縮負(fù)載并不總是瞬間加上的，在實際應(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度對時間依賴性因此，不考慮塑料的剛度和強度對時間依賴性的標(biāo)準(zhǔn)試驗結(jié)果，就不

23、能作為設(shè)計零件的基礎(chǔ)。的標(biāo)準(zhǔn)試驗結(jié)果，就不能作為設(shè)計零件的基礎(chǔ)。 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 指在壓縮試驗過程中的任何時刻，單位試樣的指在壓縮試驗過程中的任何時刻，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)。壓縮強度壓縮強度 指在壓縮試驗中試樣所承受的最大壓縮應(yīng)力。指在壓縮試驗中試樣所承受的最大壓縮應(yīng)力。規(guī)定應(yīng)變時的壓縮應(yīng)力規(guī)定應(yīng)變時

24、的壓縮應(yīng)力 達(dá)到規(guī)定應(yīng)變時的壓縮應(yīng)力。達(dá)到規(guī)定應(yīng)變時的壓縮應(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。2.測試原理測試原理試驗是把試樣置于試驗機的兩壓板之間，并在沿試樣試驗是把試樣置于試驗機的兩壓板之間，并在沿試樣兩個端部表面的主軸方向，以恒定速率施加一個可以兩個端部表面的主軸方向，以恒定速率施加一個可以測量的大小相等而方向相反的力，使試樣沿軸向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

25、，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。 二、測試儀器二、測試儀器試驗機應(yīng)符合試驗機應(yīng)符合GB/T17200-2008的規(guī)定，而拉伸和彎的規(guī)定，而拉伸和彎曲試驗所用的萬能試驗機曲試驗所用的萬能試驗機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度。壓縮強度。用撓度計或壓縮形變計在用撓度計或壓縮形變計在試驗中的任意時間內(nèi)測且試驗中的任意時間內(nèi)測且試樣兩固定點距離的任何試樣兩固定點距離的任何變化。變化。壓縮夾具壓縮夾具 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

26、的壓縮試驗按塑料的壓縮試驗按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、模壓成型制作或機械加工制備可用注塑、模壓成型制作或機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)選類型和試樣尺寸類型類型測量測量長度長度l寬度寬度b厚度厚度hA模量模量502100.240.2B強度強度100.2小試樣尺寸小試樣尺寸項項 目目1型型 2 型型 厚厚 度度寬寬 度度高高 度度3563535四、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 推薦試驗速度推薦試驗速度速度速度mm/min允差允差/速度速度/mm/min允差允差/12

27、010202202010a520a該允差低于該允差低于GB/T17200-1997的規(guī)定的規(guī)定試樣應(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)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）必要時安裝變形指示器。）必要時安裝變形指示器。（3）試樣放置。）試樣放置。（4）根據(jù)材料的規(guī)定調(diào)整試驗速度。）根據(jù)材料的規(guī)定調(diào)整試驗速度。（5）開動試驗機進(jìn)行試驗。）開動試驗機進(jìn)行試驗。 記錄適當(dāng)應(yīng)變間隔時的負(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

28、服點及規(guī)如試樣不破裂，記錄在屈服或偏置屈服點及規(guī)定應(yīng)變值為定應(yīng)變值為25時的壓縮負(fù)荷，單位為時的壓縮負(fù)荷，單位為N。（6）試驗結(jié)果以每組）試驗結(jié)果以每組5個試樣的算術(shù)平均值表示。個試樣的算術(shù)平均值表示。2.結(jié)果計算和表示結(jié)果計算和表示（1）應(yīng)力按下式計算）應(yīng)力按下式計算 =F/A（2）應(yīng)變（用伸長儀測量）按下式計算）應(yīng)變（用伸長儀測量）按下式計算 00LL00100(%)LLX（3）壓縮模量按下式計算）壓縮模量按下式計算 1212E3. 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)、試樣的成型加工方式等；樣的成型加工

29、方式等；來自來自試驗條件試驗條件：例如試樣形狀、試樣尺寸、試驗機的例如試樣形狀、試樣尺寸、試驗機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速度等。驗速度等。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 沖擊試驗是用來評價材料在高速載荷狀態(tài)下的沖擊試驗是用來評價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?。韌性或?qū)嗔训牡挚鼓芰Φ脑囼?。塑料材料的沖擊強度在工程應(yīng)用上是一項重要塑料材料的沖擊強度在工程應(yīng)用上是一項重要的性能指標(biāo)，它反映不同材料抵抗高速沖擊而的性能指標(biāo)，它反映不同材料抵抗高速沖擊而致破壞的能力。致破壞的能力。沖擊試驗可分為

30、沖擊試驗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等。試驗等。不同材料、不同用途制品可選擇不同的試驗方不同材料、不同用途制品可選擇不同的試驗方法。法。 一、一、 擺錘式?jīng)_擊試驗擺錘式?jīng)_擊試驗（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度簡支梁無缺口沖擊強度：無缺口試樣破壞時所吸：無缺口試樣破壞時所吸收的沖擊能量，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)。簡支梁缺口沖擊強度簡支梁缺口沖擊強度：缺口試樣破壞時所吸收的：缺口試樣破壞時所吸收的沖擊能量，與試樣缺口處的原

31、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度懸臂梁無缺口沖擊強度：無缺口試樣在懸臂梁沖：無缺口試樣在懸臂梁沖擊強度破壞過程中所吸收的能量與試樣原始橫截?fù)魪姸绕茐倪^程中所吸收的能量與試樣原始橫截面積之比。面積之比。懸臂梁缺口沖擊強度懸臂梁缺口沖擊強度：缺口試樣在懸臂梁沖擊強：缺口試樣在懸臂梁沖擊強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之比。之比。 2.測試原理測試原理擺錘式?jīng)_擊試驗包括簡支梁型和懸臂梁型。擺錘式?jīng)_擊試驗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上規(guī)定位置，這兩種方法都是將試樣放在沖擊機上規(guī)

32、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，試樣斷裂時單位面積或單位寬度所消耗的斷裂，試樣斷裂時單位面積或單位寬度所消耗的沖擊功即沖擊強度。沖擊功即沖擊強度。簡支梁沖擊試驗是擺錘打簡支梁沖擊試驗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缺口的懸臂梁的自由端（二）測試儀器（二）測試儀器由一個重的底座和測試時夾緊試樣的虎鉗夾具所組成。由一個重的底座和測試時夾緊試樣的虎鉗夾具所組成。簡支梁試驗和懸臂梁試驗采用不同類型的打擊頭。簡支梁試驗和懸臂梁試驗采用不同類型的打擊頭。 （三）

33、（三） 塑料簡支梁沖擊試驗塑料簡支梁沖擊試驗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的標(biāo)準(zhǔn)方法是塑料簡支梁沖擊試驗的標(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)壓塑或注塑成型；也可用壓塑或注塑成型的板材經(jīng)機械加工制得。注塑成型的板材經(jīng)機械加工制得。 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試樣類型試樣類型長度長度a l寬度寬度a b厚度厚度a h跨距跨距1802100.240.2620.00.52b3b25h11h或或13h10或或15c3d20h6h或或8h表表5

34、-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方法名稱方法名稱a試樣試樣類型類型沖擊沖擊方向方向缺口缺口類型類型缺口底部半徑缺口底部半徑 rN/mm缺口底部剩余缺口底部剩余寬度寬度bN/mmGB/T 1043.1/1eUb1側(cè)向側(cè)向無缺口無缺口單缺口單缺口GB/T 1043.1/1eAbA0.250.058.00.2GB/T 1043.1/1eBB1.000.058.00.2GB/T 1043.1/1eCC0.100.028.00.2GB/T 1043.1/1fUc貫層貫層無缺口無缺口a.如果試樣取自片材或成品，其厚

35、度應(yīng)加載名稱中。非增強材料的試樣如果試樣取自片材或成品，其厚度應(yīng)加載名稱中。非增強材料的試樣不應(yīng)以機加工面作為拉伸而進(jìn)行試驗；不應(yīng)以機加工面作為拉伸而進(jìn)行試驗；b.優(yōu)選方法；優(yōu)選方法；c.適用于表面效應(yīng)的適用于表面效應(yīng)的研究。研究。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 2.2.測試步驟及計算結(jié)果測試步驟及計算結(jié)果（1 1）測試步驟）測試步驟試樣按試樣按GB/T 2918-1998GB/T 2918-1998的規(guī)定調(diào)節(jié)的規(guī)定調(diào)節(jié)1616小時以上。小時以上。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。

36、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，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，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、報告。不同破壞類型的結(jié)果不能進(jìn)行比較。觀察、報告。不同破壞類型的結(jié)果不能進(jìn)行比較。所有計算結(jié)果的平均值取兩位有效數(shù)字，每組試驗至少包括所有計算結(jié)果的平均值取兩位有效數(shù)字，每組試驗至少包括1010個試樣。個試樣。（2 2）

37、結(jié)果的計算和表示）結(jié)果的計算和表示無缺口試樣簡支梁沖擊強度按下式（無缺口試樣簡支梁沖擊強度按下式（5-165-16）計算：）計算：缺口試樣簡支梁沖擊強度按下式（缺口試樣簡支梁沖擊強度按下式（5-175-17）計算：）計算：310bhEaccU310NcbhEacN（四）塑料懸臂梁沖擊試驗（四）塑料懸臂梁沖擊試驗1 1測試標(biāo)準(zhǔn)和試樣測試標(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方法的標(biāo)準(zhǔn)有塑料懸臂梁沖擊試驗方法的標(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 （2 2）試樣）試樣方法

38、名稱方法名稱a、b試樣試樣缺口類型缺口類型缺口底部半缺口底部半徑徑 rN缺口的保留缺口的保留寬度寬度bNGB/T 1843/U長長l=802寬寬b=10.00.2厚厚h=4.00.2無缺口無缺口GB/T 1843/AA0.250.058.00.2GB/T 1843/BB1.000.05a 如果試樣是由板材或制品上裁取的，板材或制品的厚度如果試樣是由板材或制品上裁取的，板材或制品的厚度h應(yīng)該加到命名應(yīng)該加到命名中。未增強的試樣不應(yīng)使機加工表面處于拉伸狀態(tài)進(jìn)行試驗；中。未增強的試樣不應(yīng)使機加工表面處于拉伸狀態(tài)進(jìn)行試驗；b 如果如果板材厚度板材厚度h等于寬度等于寬度b，沖擊方向（垂直，沖擊方向（垂直

39、n平行平行p）應(yīng)加到名稱中。）應(yīng)加到名稱中。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 圖圖5-18 5-18 沖擊方向命名圖沖擊方向命名圖2.2.測試步驟及計算結(jié)果測試步驟及計算結(jié)果懸臂梁梁無缺口沖擊強度按下式（懸臂梁梁無缺口沖擊強度按下式（5-185-18）計算：）計算：缺口試樣簡支梁沖擊強度按下式（缺口試樣簡支梁沖擊強度按下式（5-185-18）計算：）計算：310bhEaciU310NcbhEaiN（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)

40、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. 試驗環(huán)境試驗環(huán)境沖擊強度值均隨溫度的降低而降低。濕度對某些塑料沖擊強度有影響。沖擊強度值均隨溫度的降低而降低。濕度對某些塑料沖擊強度有影響。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

41、理 數(shù)據(jù)處理與試驗結(jié)果的精確度有著密切關(guān)系。數(shù)據(jù)處理與試驗結(jié)果的精確度有著密切關(guān)系。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) 硬度試驗硬度試驗 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

42、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。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，如邵氏硬度（肖氏測定材料耐頂針壓入能力的試驗，如邵氏硬度（肖氏硬度）、球壓痕硬度試驗等；硬度）、球壓痕硬度試驗等；測定材料對尖頭或其它材料的耐劃痕性硬度試驗，如測定材料對尖頭或其它材料的耐劃痕性硬度試驗，如莫氏硬度（莫氏硬度（MobsMobs）等；）等；測定材料回彈性的硬度試驗，如洛氏硬度，邵氏反彈測定材料回彈性的硬度試驗，如洛氏

43、硬度，邵氏反彈硬度試驗等。硬度試驗等。邵氏邵氏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。球壓痕硬度實驗適用于柔軟的彈性體到較硬的塑料。球壓痕硬度實驗適用于柔軟的彈性體到較硬的塑料。洛氏硬度實驗主要用于剛硬的工程塑料的硬度評價。洛氏硬度實驗主要用于剛硬的工程塑料的硬度評價。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)，把壓針壓入試

44、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個分度，每一個分度即為一個邵氏硬度值。個分度，每一個分度即為一個邵氏硬度值。邵氏壓痕硬度實驗不適用于泡沫塑料。邵氏壓痕硬度實驗不適用于泡沫塑料。2. 2. 測試儀器測試儀器邵氏硬度計主要由讀數(shù)度盤、壓針、下壓板及對壓針施邵氏硬度計主要由讀數(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。圖圖5-21 TH2105-21 TH210邵氏硬度計邵氏硬度計1 1底座；底座；2 2工作臺；工作臺；3 3試樣；試樣；4 4硬度計；硬度計；5 5砝碼；砝碼；6 6砝碼固定桿；砝碼固定桿；7

45、7壓下手柄；壓下手柄；8 8立柱；立柱；9 9升降滑動臂；升降滑動臂；1010鎖緊手輪鎖緊手輪 3. 3. 測試步驟測試步驟（1 1）制樣）制樣（2 2）硬度計垂直安裝在硬度計支架上）硬度計垂直安裝在硬度計支架上（3 3）待測試樣置于測定架的試樣平臺上）待測試樣置于測定架的試樣平臺上（4 4）在試樣上不同點處測量硬度五次、取算術(shù)平均值）在試樣上不同點處測量硬度五次、取算術(shù)平均值（5 5）重復(fù)上述實驗步驟。）重復(fù)上述實驗步驟。（6 6）實驗結(jié)果表示）實驗結(jié)果表示4 4影響因素影響因素（1 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

46、 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)時間）讀數(shù)時間 隨讀數(shù)時間的增加而下降；隨讀數(shù)時間的增加而下降；（5 5）測點間距離）測點間距離三、洛氏硬度三、洛氏硬度1 1試驗原理試驗原理洛氏硬度試驗法是美國人洛克爾在洛氏硬度試驗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。屬于靜載壓痕法硬度試驗?？捎糜谲浀膹椥泽w材料到較剛硬塑料的硬度值評價?？捎糜谲浀膹椥泽w材料到較剛硬塑料的硬度值評價。 圖圖 5-225-22洛氏硬度測試原理示意圖洛氏硬

47、度測試原理示意圖2. 2. 測試儀器測試儀器洛氏硬度計主要由機架、壓頭、加力機構(gòu)、硬度指洛氏硬度計主要由機架、壓頭、加力機構(gòu)、硬度指示器和計時裝置組成。示器和計時裝置組成。 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）重復(fù)上述操作（6 6）計算洛氏硬度）計算洛氏硬度4 4影響因素影響因素（1 1）試驗儀器的影響）試驗儀器的影響 （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）主試驗力保持時間的影響）主試驗力保持時間的影

48、響 （5 5）讀數(shù)時間的影響）讀數(shù)時間的影響四、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 鉛筆硬度計鉛筆硬度計第五章第五章 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)性能測試一、剪切試驗一、剪切試驗 剪切強度定義為在剪切應(yīng)力作用下，使試樣移動部分剪切強度定義為在剪切應(yīng)力作用下，使試樣移動部分與靜止部分呈完全

49、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)。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)用簡單的剪切試驗來測定其剪對于脆性材料，即可應(yīng)用簡單的剪切試驗來測定其剪切強度。切強度。對于受剪切作用會發(fā)生較大塑性形變的材料，可采用對于受剪切作用會發(fā)生較大塑性形變的材料，可采用扭轉(zhuǎn)試驗方法測定。扭轉(zhuǎn)試驗方法測定。 （一）剪切強度試驗（一）剪切強度試驗ASTM

50、D-732ASTM D-732ASTM D-732ASTM D-732規(guī)定的剪切強度試驗，是通過一個標(biāo)準(zhǔn)沖規(guī)定的剪切強度試驗，是通過一個標(biāo)準(zhǔn)沖頭以規(guī)定的速度，強迫熱塑性塑料試樣片完全破壞。頭以規(guī)定的速度，強迫熱塑性塑料試樣片完全破壞。剪切強度大小為試樣在剪切力作用下破壞時單位面積剪切強度大小為試樣在剪切力作用下破壞時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. 試驗樣品和試驗裝置試驗樣品和試驗裝置 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。其抗剪強度計算如下：其

51、抗剪強度計算如下： 剪切強度剪切強度(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)(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度試驗對于設(shè)計薄片型的塑料制品尤其重要，這些剪切強度試驗對于設(shè)計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)計時，剪切強度載荷制品要承受剪切負(fù)荷，而注塑產(chǎn)品設(shè)計時，剪切強度載荷一般考慮較少。一般考慮較少。根據(jù)工程實踐，通常認(rèn)為抗剪強度基本上等于抗拉強度的根據(jù)工程實踐，通常認(rèn)為抗剪強度基本上等于抗拉強度的一半。一半。 （二）塑料剪切強度試驗方法（穿

52、孔法）（二）塑料剪切強度試驗方法（穿孔法）1. 試驗樣品和試驗裝置試驗樣品和試驗裝置 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裝置示意圖和試驗裝置示意圖 2. 測試步驟測試步驟調(diào)節(jié)試驗環(huán)境調(diào)節(jié)試驗環(huán)境安裝試樣、夾具。安裝試樣、夾具。啟動試驗機啟動試驗機記錄最大負(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)果表示剪切強度按下式計算：剪切強度按下式計算：t = P/Dt （5-23）測定剪切強度時，測定剪切強度時，P為最大負(fù)荷；測定破壞剪切強度時，為最大負(fù)荷；測定破壞剪切強度時，P為破壞負(fù)荷；為破壞負(fù)荷；測定屈

53、服剪切強度時，測定屈服剪切強度時，P為屈服負(fù)荷為屈服負(fù)荷測定定變形率剪切強度時，測定定變形率剪切強度時，P為規(guī)定變形率時剪切負(fù)荷。為規(guī)定變形率時剪切負(fù)荷。（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速度的增加，其剪切強度同一種材料隨著剪切試驗速度的增加，其剪切強度也增大。也增大。試樣厚度試樣厚度 材料在其制造過程中，不可避免地會產(chǎn)生一些氣孔、材料在其制造過程中，不可避免地會產(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度值也越概率也越高，因此一般試樣越厚其剪切強度值也越低。低。環(huán)

54、境溫度環(huán)境溫度 隨著溫度的升高，剪切強度明顯下降，且熱塑性材隨著溫度的升高，剪切強度明顯下降，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。二、蠕變及應(yīng)力松弛試驗二、蠕變及應(yīng)力松弛試驗（一）蠕變試驗（一）蠕變試驗1. 1. 試驗樣品和試驗裝置試驗樣品和試驗裝置試驗樣品使用相關(guān)材料標(biāo)準(zhǔn)或試驗樣品使用相關(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。試驗裝置由夾具、加載系統(tǒng)、伸長測量裝置、計時器試驗裝置由夾具、加載系統(tǒng)、伸長測量裝置、計時器和測微計組成。和測微計組成。圖圖5-29 5-29 不同

55、樹脂在不同樹脂在2323環(huán)境下經(jīng)過環(huán)境下經(jīng)過10001000小時一定負(fù)荷后的應(yīng)力應(yīng)變曲線小時一定負(fù)荷后的應(yīng)力應(yīng)變曲線 （二）應(yīng)力松弛試驗（二）應(yīng)力松弛試驗在恒定形變下，物體的應(yīng)力隨時間而逐漸衰減的現(xiàn)象在恒定形變下，物體的應(yīng)力隨時間而逐漸衰減的現(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。隨時間和溫度，變形引起應(yīng)力損失，從而導(dǎo)致力學(xué)性隨時間和溫度，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)象會影響制件的密封程度和緊固件的能變化，這種現(xiàn)象會影響制件的密封程度和緊固件的緊密程度。

56、緊密程度。應(yīng)力松弛是一種理論上類似于蠕變特點的松弛行為，應(yīng)力松弛是一種理論上類似于蠕變特點的松弛行為，塑料應(yīng)力松弛程度依賴與應(yīng)變、時間和溫度條件。塑料應(yīng)力松弛程度依賴與應(yīng)變、時間和溫度條件?！傲蚧鹉z或熱塑性橡膠老化性能的測定拉伸應(yīng)力松弛試驗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”（GB/T 9871-2008/ ISO6914:2004）1. 試驗樣品和試驗裝置試驗樣品和試驗裝置2.試驗步驟試驗步驟（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

57、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）。）。（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，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)(00

58、00ttFFFtR（三）蠕變和應(yīng)力松弛試驗的影響因素（三）蠕變和應(yīng)力松弛試驗的影響因素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性，即降低了柔量。增大壓力，降低分子鏈段的活動性，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

59、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。三、疲勞試驗三、疲勞試驗( (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)過一定的時的載荷作用下，經(jīng)過一定的時間周期后，首先在材料中產(chǎn)生很小的間周期后

60、，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)力集中，使此處的應(yīng)力比其他地方，使此處的應(yīng)力比其他地方高數(shù)倍，數(shù)十倍或數(shù)百倍，就使裂紋迅速擴展，而導(dǎo)致材高數(shù)倍，數(shù)十倍或數(shù)百倍，就使裂紋迅速擴展，而導(dǎo)致材料的力學(xué)性能減弱或破壞。料的力學(xué)性能減弱或破壞。疲勞是材料在周期性的疲勞是材料在周期性的交變載荷作用交變載荷作用下發(fā)生的破壞。下發(fā)生的破壞。疲勞壽命被定義為試樣在給定的交變應(yīng)力或應(yīng)變作用下斷疲勞壽命被定義為試樣在給定的交變應(yīng)力或應(yīng)變作用