物理機械性能培訓(xùn)教材

物理機械性能培訓(xùn)教材第一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三目錄1.沖擊試驗2.拉伸試驗方法3.彎曲試驗方法4.熔融指數(shù)測試5.密度測試方法6.熱變形通用測試方法7.硬度計測試方法8.UL-94V0V1V29.ASTM與ISO樣條的區(qū)別第二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三1.沖擊試驗按沖擊方式可分為:懸臂梁和簡支梁按試驗后試驗片破壞的結(jié)果可分為:完全破壞,部分破壞,無破壞經(jīng)過一次沖擊后試樣分成兩段或幾段稱為完全破壞試樣經(jīng)過沖擊后,其橫斷面至少斷開90%,但沒有完全斷開稱為部分破壞試樣經(jīng)過沖擊后,其橫斷面斷開部分小于90%稱為無按試樣類型可分為:缺口沖擊,無缺口沖擊無缺口沖擊,是指無缺口試樣在沖擊負荷作用下,破壞時吸收的沖擊能量與試樣的原始橫斷面之比或與試樣厚度之比缺口沖擊,是指缺口試樣在沖擊負荷作用下,破壞時吸收的沖擊能量與試樣的原始橫斷面之比或與試樣厚度之比缺口試樣缺口的深度與角度的要求：對于缺口試樣缺口深度要求為，缺口深度與試樣剩余厚度之比應(yīng)為１:4對于缺口試樣缺口角度要求為，缺口角度為45±1℃擺錘選擇按照塑料能量值的要求簡支梁一般選擇：1J2J4J的擺錘按照塑料能量值的要求懸臂梁一般選擇：1J2.75J5.5J的擺錘1/2第三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三測試原理

用已知能量的擺錘打擊按要求支承好的試樣，由擺錘作一次沖擊使試樣破壞。以沖擊前，后擺錘的能量差，確定試樣在破壞時所吸收的能量。能量單位

比較常用的有KJ/m2J/mkgf.cm/cm等

以KJ/m2為單位時沖擊強度與試樣寬度和缺口處剩余厚度成反比以J/m為單位時沖擊強度與試樣寬度成反比試樣要求

試樣表面應(yīng)平整，無氣泡，裂紋，分層和明顯雜質(zhì)。缺口試樣缺口處應(yīng)無毛刺2/2第四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三2.拉伸試驗方法

一、術(shù)語1.拉伸強度

tensilestrength

在拉伸試驗中，試樣直至斷裂為止所承受的最大拉伸應(yīng)力。2.拉伸斷裂應(yīng)力tensilebreakstress

在試驗中，試樣斷裂時的拉伸應(yīng)力。3.拉伸屈服應(yīng)力tensileyieldstress

在拉伸應(yīng)力—應(yīng)變曲線上屈服點處的應(yīng)力。4.偏置屈服應(yīng)力offsetyieldstress

應(yīng)力—應(yīng)變曲線偏離直線性達規(guī)定應(yīng)變百分數(shù)（偏置）時的應(yīng)力。5.斷裂伸長率

elongationatbreak

在拉力作用下，試樣斷裂時標(biāo)線間距離的增加與初始標(biāo)距之比，以百分率表示。二、試樣要求

試樣點長度一般為：150mm；夾距間距離為：115mm±5；中間平行部分長度：60mm±0.5；標(biāo)距（或有效部分）：50mm±0.5；端部寬度（兩端）：20mm±0.2；半徑（最小）：60mm。1/2第五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三三、試樣速度

有以下9種：類型ABCDEFGHI速度(mm/min)125102050100200500誤差(%)±50±20±20±20±10±10±10±10±10一般硬質(zhì)熱塑性塑料，使用B、C、D、E、F；熱塑性增強塑料：B、C、D、E、F。四、計算拉伸強度、拉伸斷裂應(yīng)力、拉伸屈服應(yīng)力、偏置屈服應(yīng)力按式（1）計算：

σf=式中：σf表示拉伸強度、拉伸斷裂應(yīng)力、拉伸屈服應(yīng)力、偏置屈服應(yīng)力，Mpa；

P表示最大負荷或斷裂負荷或屈服負荷或補偏置負荷，N；

b表示試樣寬度，mm；d表示試樣厚度，mm。Pbd斷裂伸長率按式（2）計算：

εt=

式中：εt表示斷裂伸長率，%；G1表示試樣原始標(biāo)距，mm；

G表示試樣斷裂時標(biāo)線間距離，mm。G-G1G12/2第六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三拉伸樣條的區(qū)別符號名稱尺寸公差ＩＳＯＡＳＴＭＩＳＯＡＳＴＭL總長（最?。?50165－±6.5H夾具間距離115115±5±4.5C中間平行部分6050±0.5G0標(biāo)距（或有效部分）5050±0.5W端部寬度2019±0.2D厚度43.2±0.4b中間平行部分寬度1013.1±0.2R半徑（最?。?0762/2第七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三3.彎曲試驗方法

一、定義1.試驗速度Speedoftesting.V

支座與壓頭之間相對運動的速率，單位mm/min。2.彎曲應(yīng)力flexuralstress.σf

試樣跨度中心外表面的正應(yīng)力，單位Mpa。3.斷裂彎曲應(yīng)力flexuralstressatbreak.σfB

試樣斷裂時的彎曲應(yīng)力。4.彎曲強度

flexuralstrehgth.σfm

試樣在彎曲過程中，承受的最大彎曲應(yīng)力，單位Mpa。5.在規(guī)定撓度時的彎曲應(yīng)力flexuralstressatconventionaldeflection.σfc

6.撓度

deflection.S

在彎曲過程中，試樣跨度中心的頂面或底面偏離原始位置的距離，單位mm。

7.規(guī)定撓度conventionaldeflection.SC

規(guī)定撓度為試樣厚度的1.5倍，單位mm，當(dāng)跨度L=16h時，規(guī)定的撓度相當(dāng)于彎曲應(yīng)變的3.5%。

8.彎曲應(yīng)變flexuralstrain.εf

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數(shù)(%)表示。1/4第八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三9.斷裂彎曲應(yīng)變flexuralstrainatbreak.εfB

試樣斷裂時的彎曲應(yīng)變。

10.彎曲強度下的彎曲應(yīng)變flexuralstrainatflexuralstrength.εfm

最大彎曲應(yīng)力時的彎曲應(yīng)變,用無量綱的比或百分數(shù)(%)表示。

二、原理

把試樣支撐成橫梁，使其在跨度中心的恒定速度彎曲，直到試樣斷裂或變形達到預(yù)定值，測量該過程中對試樣施加的壓力。

三、試驗速度

主要有以下9種：NO.123456789速度(mm/min)125102050100200500允許誤差(%)±20±20±20±20±10±10±10±10±10

厚度在1mm至3.5mm之間的試樣，用最低速度。2/4第九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三

四、試樣、參數(shù)要求ISO.推薦試樣尺寸為:單位(mm)

長度l=80±2寬度b=10.0±0.2厚度h=4.0±0.2

對于任一試樣，其中部1/3的長度內(nèi)各處厚度與厚度平均值的偏差不應(yīng)大于2%，相應(yīng)的寬度偏差不應(yīng)大于3%，試樣截面應(yīng)是矩形且無倒角。通常試樣要求應(yīng)符合：

l/h=20±1（l代表長度，h代表厚度）跨距L的要求，應(yīng)符合以下：

L=（16±1）h應(yīng)測量好調(diào)節(jié)的跨距，精確到0.5%。試驗速度的選擇，應(yīng)盡可能接于1%/min，這一試驗速度使每分鐘產(chǎn)生的撓度近似為試樣厚度值的0.4倍，如ISO推薦試樣尺寸為2mm/min。

五、計算1.彎曲應(yīng)力.σf,用Mpa表示:

σf=3FL/2bh2

F:施加的力,N；L：跨度，mm；b：試樣寬度，mm；h：試樣厚度，mm。2.彎曲模量

對于彎曲模量的測量，先根據(jù)給定的彎曲應(yīng)變εf1=0.0005和εf2=0.0025,按下式計算相應(yīng)的撓度S1和S2:

Si=εfiL2/6h(i=1,2)式中:Si:

單個撓度，mm；εfi：相應(yīng)的彎曲應(yīng)變，即εf1，εf2值；

L：跨度，mm；h：試樣厚度，mm3/4第十頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三

再根據(jù)下式計算彎曲模量Ef，用Mpa表示：

Ef=（σf

2-

σf

1）/（εf1-εf2

）式中：

σf

1表示撓度為S1時的彎曲應(yīng)力，Mpa；σf

2表示撓度為S2時的彎曲應(yīng)力，Mpa。

注：所有計算彎曲性能的公式僅在線性應(yīng)力/應(yīng)變行為才是精確的，因此對大多數(shù)塑料僅在小撓度時才是精確的。一個能思想并不斷學(xué)習(xí)的人，才真是一個力量無邊的人。4/4第十一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三4.熔融指數(shù)測試工作原理:

即熱塑性塑料的流動性是指熱塑性塑料在一定溫度和負荷下,熔體每10分鐘通過標(biāo)準口模的質(zhì)量或體積試樣形狀與預(yù)處理:試樣形狀一般有顆粒,粉狀,小塊,薄片等在試驗前通常取5-8克左右的試樣,按照不同塑料的干燥要求先進行干燥處理熔融指數(shù)的表示方法:兩種MFR或MFV即質(zhì)量法與體積法.但在實際操作中以質(zhì)量法占絕大多數(shù).單位表示為:g/10min注意點:即我們在說熔指大小時,一定要帶有溫度和荷重.如:275℃/0.325kgMFR=600W/T=60W1/2第十二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三幾種常用塑料熔指測試條件材料名稱試驗溫度(℃)標(biāo)準荷重(Kg)PS2005.0AS22010.0ABS22010.0PC/ABS2605.0POM1902.16PC3001.2PA2750.325PC/PBT2605PBT/PET2305PMMA2303.8PP2302.162/2第十三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三5.密度測試方法1.適用范圍2.定義在規(guī)定溫度下單位體積物質(zhì)的質(zhì)量。溫度t℃時的密度用Pt表示。單位為㎏/m3或g/m3或g/ml。3.計算方法試樣在空氣中的質(zhì)量m1;試樣在水中的質(zhì)量為m2;默認為水的密度P水為1000㎏/m3，

P水

gV試樣=m2得出V試樣的結(jié)果

p試樣=m1/V試樣

種類方法名稱試樣狀態(tài)A法浸漬法適用于各種形態(tài)的塑料制品，如：板、棒、管等B法比重瓶法適用于粉、粒、膜等試樣C法浮沉法適用于A法試樣及粒狀試樣D法密度梯度柱法適用于A、C法試樣E法密度計發(fā)適用于A、C法試樣第十四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三一、術(shù)語與定義6.熱變形通用測試方法2.彎曲應(yīng)變增量flexuralstrainincrease△εf

在加熱過程中產(chǎn)生的所規(guī)定的彎曲應(yīng)變增加量；注1：以百分量（%）表示；注2：引入該量的目的是為了強調(diào)這個事實，即施加的試驗負荷所引起的初始撓度是不測量的。因此，試驗的最終判定依據(jù)不是絕對應(yīng)變值，僅僅是被監(jiān)測的撓度增加量。3.撓度

deflection

s

在彎曲過程中，試樣跨度中心的頂面或底面偏高其原始位置的距離；注：以毫米（mm）為單位。4.標(biāo)準撓度standarddeflection

△s

與試樣表面彎曲應(yīng)變增量△εf

對應(yīng)的撓度增量；注1：以毫米（mm）為單位；注2：標(biāo)準撓度取決于試樣的尺寸、放置方式及支點間的跨度。5.彎曲應(yīng)力flexuralstress

σf

試樣跨度中心外表面上的標(biāo)稱應(yīng)力；注：以兆帕斯卡（Mpa）為單位。1.彎曲應(yīng)變flexuralstrain

εf

試樣跨度中點外表面單位長度的微小的用分數(shù)表示的變化量；注：以無量綱比值或百分量（%）表示。1/3第十五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三6.負荷load

F施加到試樣跨度中點上的力，使之產(chǎn)生規(guī)定的彎曲應(yīng)力；注：以牛頓（N）為單位。7.負荷變形溫度

temperatureofdeflectionunderload

Tf

隨著試驗溫度的增加，試樣撓度達到標(biāo)準撓度值時的溫度；注：以攝氏度（℃）為單位。1.形狀與尺寸

試樣應(yīng)是橫截面為矩形的樣條，其長度l、寬度b、厚度h應(yīng)滿足l＜b＜h；每個試樣中間部份（占長度的1/3）的厚度和寬度任何地方都不能偏離平均值的2%以上。

二、原理

標(biāo)準試樣的平放或側(cè)立方式承受三點彎曲恒定負荷，使其產(chǎn)生一種彎曲應(yīng)力，在勻速升溫條件下，測量達到與規(guī)定的彎曲應(yīng)變增量相對應(yīng)的標(biāo)準撓度時的溫度。

三、試樣2/32.試樣檢查試樣應(yīng)無扭曲，其相鄰表面應(yīng)互相垂直，所有表面和棱邊均應(yīng)無劃痕、麻點、凹痕和飛邊等應(yīng)確保試樣所有切削面都盡可能平滑，并確保任何不可避免的機加工痕跡都順著長軸方向。3.試樣數(shù)量每組三個。第十六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三3/3

四、狀態(tài)調(diào)節(jié)

在23℃，55%恒溫恒濕下，狀態(tài)調(diào)節(jié)48小時。

五、操作1.施加力計算平放：側(cè)立：

F=F=

式中：F：負荷，單位牛頓（N）；

σf：試樣表面承受的彎曲應(yīng)力，單位為兆帕（Mpa）；

b：試樣寬度，單位為毫米（mm）；

h：試樣厚度，單位為毫米（mm）；

L：試樣與支座接觸線間距離（跨度），單位為毫米（mm）。

2σf×b×h23L2σf×h×b23L2.加熱裝置的起始溫度：一般應(yīng)低于27℃，除非以前的試驗已經(jīng)表明對受試的具體材料，在較高溫度下開始試驗不會引起誤差，升溫速度為120℃/h，浸入液體中50mm。第十七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期三7.硬度計測試方法

工程塑料硬度測試通常采用洛式硬度；