拉伸性能的測(cè)定修改版

...wd......wd......wd...拉伸性能的測(cè)定1．原理沿試樣縱向主軸恒速拉伸，直到斷裂或應(yīng)力〔負(fù)荷〕或應(yīng)變〔伸長(zhǎng)〕到達(dá)某一預(yù)定值，測(cè)量這一過程中試樣承受的負(fù)荷及其伸長(zhǎng)。2.術(shù)語(yǔ)和定義2.1標(biāo)距〔L0試樣中間局部?jī)蓸?biāo)線之間的初始距離，以mm為單位。2.2實(shí)驗(yàn)速度〔υ〕在實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)機(jī)夾具別離速度，以mm／min為單位。2.3拉伸應(yīng)力tensilestressσ在試樣標(biāo)距長(zhǎng)度內(nèi)任何給定時(shí)刻每單位原始橫截面積上所受的拉伸力以MPa為單位。2.3.1拉伸屈服應(yīng)力,屈服應(yīng)力tensilestressatyieldyieldstressσy發(fā)生應(yīng)力不增加而應(yīng)變?cè)黾訒r(shí)的最初應(yīng)力以MPa為單位該應(yīng)力值可能小于材料的最大應(yīng)力(見圖1中的曲線b和曲線c)。2.3.2拉伸斷裂應(yīng)力tensilestressatbreakσB試樣斷裂時(shí)的拉伸應(yīng)力(見圖1)以MPa為單位。2.3.3拉伸強(qiáng)度tensilestrengthσM在拉伸試驗(yàn)過程中試樣承受的最大拉伸應(yīng)力(見圖1)以MPa為單位。2.3.4x%應(yīng)變拉伸應(yīng)力(見4.4)tensilestressatx%strainσx應(yīng)變到達(dá)規(guī)定值x%時(shí)的應(yīng)力以MPa為單位。適用于既無(wú)屈服點(diǎn)又不易拉斷的軟而韌的材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線上無(wú)明顯屈服點(diǎn)的情況見圖1中的曲線d)x值應(yīng)按有關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或由相關(guān)方商定。但在任何情況下x都必須小于拉伸強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變。如土工格柵產(chǎn)品中的2%、5%拉伸力。此條用于取代92版的“偏置屈服應(yīng)力〞2.4拉伸應(yīng)變tensilestrainε標(biāo)距原始單位長(zhǎng)度的增量用無(wú)量綱的比值或百分?jǐn)?shù)(%)表示。適用于脆性材料活韌性材料在屈服點(diǎn)以前的應(yīng)變超過屈服點(diǎn)后的應(yīng)變則以“拉伸標(biāo)稱應(yīng)變〞代替。2.4.1拉伸屈服應(yīng)變tensilestrainatyieldεy屈服應(yīng)力時(shí)的拉伸應(yīng)變見4.3.1和圖1中的曲線b和曲線c用無(wú)量綱的比值或百分?jǐn)?shù)%表示。2.4.2拉伸斷裂應(yīng)變tensilestrainatbreakεB試樣未發(fā)生屈服而斷裂時(shí)與斷裂應(yīng)力相對(duì)應(yīng)的拉伸應(yīng)變見圖1中的曲線a和曲線d用無(wú)量綱的比值或百分?jǐn)?shù)〔%〕表示。屈服后斷裂的情況見5.1。修訂后的GB/T1040不再使用“斷裂伸長(zhǎng)率〞的概念而以“拉伸斷裂應(yīng)變〞、“斷裂標(biāo)稱應(yīng)變〞代替。2.4.3拉伸強(qiáng)度應(yīng)變tensilestrainattensilestrengthεm試樣未出現(xiàn)屈服或在屈服點(diǎn)時(shí)與拉伸強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的拉伸應(yīng)變見圖1中的曲線a、c和曲線d用無(wú)量綱的比值或百分?jǐn)?shù)%表示。拉伸強(qiáng)度高于屈服應(yīng)力的情況見5.2。2.5拉伸標(biāo)稱應(yīng)變nominaltensilestrainεt兩夾具之間距離夾具間距原始單位長(zhǎng)度的增量，用無(wú)量綱的比值或百分?jǐn)?shù)〔%〕表示。只適用于韌性材料屈服點(diǎn)后的應(yīng)變，它表示沿試樣自由長(zhǎng)度總的相對(duì)伸長(zhǎng)率。由于韌性材料在屈服點(diǎn)后應(yīng)力基本不變而應(yīng)變迅速增加，試樣很快變細(xì)、變長(zhǎng)，準(zhǔn)確測(cè)量?jī)蓸?biāo)線之間的距離變得相當(dāng)困難，為此采用夾具間的原始距離替代試驗(yàn)標(biāo)距、夾具間的距離增量代替伸長(zhǎng)改稱為“拉伸標(biāo)稱應(yīng)變〞。2.5.1斷裂標(biāo)稱應(yīng)變nominaltensilestrainatbreakεtB試樣屈服后斷裂(見圖1中的曲線b和曲線c)時(shí)與斷裂拉伸應(yīng)力〔見3.2〕相對(duì)應(yīng)的拉伸標(biāo)稱應(yīng)變用無(wú)量綱的比值或百分?jǐn)?shù)〔%〕表示。無(wú)屈服的斷裂情況〔見4.2〕。2.5.2拉伸強(qiáng)度標(biāo)稱應(yīng)變nominaltensilestrainattensilestrengthεtM拉伸強(qiáng)度出現(xiàn)在屈服之后〔見圖1中的曲線b〕與拉伸強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的標(biāo)稱應(yīng)變，用無(wú)量綱的比值或百分?jǐn)?shù)〔%〕表示。沒有屈服或拉伸強(qiáng)度出現(xiàn)在屈服點(diǎn)時(shí)的情況，見4.3。2.6拉伸彈性模量modulusofelasticityintensionEt應(yīng)力σ2與σ1的差值〔σ2-σ1〕與對(duì)應(yīng)的應(yīng)變?chǔ)?與ε1的差值(ε2–ε1；ε1=0.0005ε2=0.0025)的比值[見圖1中的曲線d和10.3中的公式(8)]以MPa為單位。此定義不適用于薄膜和橡膠。注：借助計(jì)算機(jī)可以用監(jiān)測(cè)點(diǎn)間曲線局部的線性回歸代替以兩個(gè)不同的應(yīng)力-應(yīng)變點(diǎn)來(lái)測(cè)量模量Et。此定義的幾何意義就是應(yīng)力-應(yīng)變曲線上〔σ1，ε1〕點(diǎn)與〔σ2，ε2〕兩點(diǎn)間割線的斜率。由于曲線不是完全平滑的此方法的測(cè)試誤差較大。2.7泊松比Poisson’sratioμ在縱向應(yīng)變對(duì)法向應(yīng)變關(guān)系曲線的起始線性局部?jī)?nèi)垂直于拉伸方向上的兩坐標(biāo)軸之一的拉伸應(yīng)變?chǔ)排c拉伸方向上的應(yīng)變?chǔ)胖鹊呢?fù)值,用無(wú)量綱的比值表示。按照相應(yīng)的軸向,泊松比可用μb(寬度方向)或μh(厚度方向)來(lái)標(biāo)識(shí)。μn=ε式中:μn——泊松比,以法向n=b(寬度)或h(厚度)上的無(wú)量綱比值表示ε——縱向應(yīng)變?chǔ)舗——n=b(寬度)或h(厚度)時(shí)的法向應(yīng)變。泊松比優(yōu)先用于長(zhǎng)纖維增強(qiáng)材料。由于標(biāo)準(zhǔn)的變化,在標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實(shí)施后將要求試驗(yàn)機(jī)提供的數(shù)據(jù)類型、計(jì)算方式符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。試驗(yàn)機(jī)企業(yè)需要修改試驗(yàn)程序以適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)的要求3.GB/T1040對(duì)試驗(yàn)機(jī)的要求3.1、試驗(yàn)機(jī)3.1.1概述試驗(yàn)機(jī)應(yīng)符合ISO5893和本標(biāo)準(zhǔn)5.1.2~5.1.5的規(guī)定。3.1.2試驗(yàn)速度試驗(yàn)機(jī)應(yīng)能到達(dá)表1所規(guī)定的試驗(yàn)速度(見4.2)。試驗(yàn)速度仍為9種但1mm/min的允許偏差由±50%提高到±20%試驗(yàn)機(jī)企業(yè)應(yīng)引起注意。表1推薦的試驗(yàn)速度速度mm/min公差％1±20a)2±20a)5±2010±2020±1050±10100±10200±10500±10a)這些公差均小于GB/T17200所標(biāo)明的允差。3.1.3夾具用于夾持試樣的夾具與試驗(yàn)機(jī)相連，使試樣的長(zhǎng)軸與通過夾具中心線的拉力方向重合，例如可通過夾具上的對(duì)中銷來(lái)到達(dá)。應(yīng)盡可能防止被夾持試樣相對(duì)于夾具滑動(dòng)。推薦使用下述類型的夾具，當(dāng)施加在試樣上的拉力增加時(shí)，能保持或增加對(duì)試樣的夾持力，且不會(huì)在夾持處引起試樣過早破壞。3.1.4負(fù)荷指示裝置負(fù)荷指示器應(yīng)帶有能顯示試樣所承受的總拉伸負(fù)荷的裝置。該裝置在規(guī)定的試驗(yàn)速度下應(yīng)無(wú)慣性滯后，指示負(fù)荷的準(zhǔn)確度至少為實(shí)際值的1%，應(yīng)注意之處均列在GB/T17200中有對(duì)應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。3.1.5引伸計(jì)引伸計(jì)應(yīng)符合GB/T17200規(guī)定，應(yīng)能測(cè)量試驗(yàn)過程中任何時(shí)刻試樣標(biāo)距的相對(duì)變化。該儀器最好，但不是必須能自動(dòng)記錄這種變化且在規(guī)定的試驗(yàn)速度下應(yīng)基本上無(wú)慣性滯后并能以相關(guān)值的1%或更佳精度測(cè)量標(biāo)距的變化。這相當(dāng)于在測(cè)量模量時(shí)，在50mm標(biāo)距基礎(chǔ)上能準(zhǔn)確至±1μm。當(dāng)引伸計(jì)連接在試樣上時(shí)，應(yīng)小心操作以使試樣產(chǎn)生的變形和損壞減至最小。引伸計(jì)和試樣之間基本無(wú)滑動(dòng)。試樣也可以裝縱向應(yīng)變規(guī)，其精度應(yīng)為對(duì)應(yīng)值的1%或更優(yōu)。用于測(cè)量模量時(shí)，相當(dāng)于應(yīng)變精度為20×10－6〔20微應(yīng)變〕。選擇應(yīng)變規(guī)外表處理和粘接劑應(yīng)以能顯示被試材料的所有性能為宜。3.2測(cè)量試樣寬度和厚度的儀器3.2.1硬質(zhì)材料應(yīng)使用測(cè)微計(jì)或等效的儀器測(cè)量，其讀數(shù)精度為0.02mm或更優(yōu)。測(cè)量頭的尺寸和形狀應(yīng)適合于被測(cè)量的試樣，不應(yīng)使試樣承受壓力而明顯改變所測(cè)量的尺寸。3.2.2軟材料應(yīng)使用讀數(shù)精度為0.02mm或更優(yōu)的度盤式測(cè)微計(jì)來(lái)測(cè)量試樣，其壓頭應(yīng)帶有圓形平面，同時(shí)在測(cè)量時(shí)能施加〔20±3〕kPa的壓力。4．試樣4.1試樣形狀和尺寸要求選用的是高分子材料檢測(cè)的形狀和尺寸〔參照標(biāo)準(zhǔn)——國(guó)標(biāo)GB/T1040-92中的II型試樣及尺寸〕其它國(guó)標(biāo)的尺寸要求一覽：高分子試樣的制備和尺寸要求I：I型試樣及尺寸試樣的制備和尺寸要求III：III型試樣及尺寸試樣的制備和尺寸要求IV：IV型試樣及尺寸4.2試樣的制備尺寸要求：塑料材料選擇試樣類型試樣材料類型試樣制備方法最正確厚度mm試驗(yàn)速度硬質(zhì)熱塑性塑熱塑性增強(qiáng)塑料Ⅰ注塑模壓4BCDEF硬質(zhì)熱塑性塑料板熱固性塑料板含層壓板機(jī)械加工2ABCDEFG軟質(zhì)熱塑性塑料及板Ⅱ注塑、模壓板材機(jī)械加工和沖切加工2FGHI熱固性塑料(含填充、增強(qiáng)塑料〕Ⅲ注塑模壓C熱固性塑料板Ⅳ機(jī)械加工BCDA:1mm/min,B:2mm/min,C:5mm/min,D:10mm/min,E:20mm/min,F:50mm/min,G:100mm/min,H:200mm/min，I:500mm/min4.3標(biāo)線如果使用光學(xué)引伸計(jì)，特別是對(duì)于薄片和薄膜，應(yīng)在試樣上標(biāo)出規(guī)定的標(biāo)線，標(biāo)線與試樣的中心距離大致相等，兩標(biāo)線間的距離的測(cè)量精度應(yīng)到達(dá)1%或更優(yōu)。標(biāo)線不能刻劃或者沖刻或者壓印在試樣上，以免損壞受試材料，應(yīng)采用對(duì)受試材料無(wú)影響的標(biāo)線，而且所劃的每條線要盡量窄。4.4試樣的檢查試樣應(yīng)無(wú)扭曲，相鄰的平面間應(yīng)相互垂直。外表和邊緣應(yīng)無(wú)劃痕、空洞、凹陷和毛刺。試樣可與直尺、直角尺、平板比對(duì)，應(yīng)用目測(cè)并用螺旋微測(cè)器檢查是否符合這些要求。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)試樣有一項(xiàng)或幾項(xiàng)不合要求時(shí)，應(yīng)舍棄或在實(shí)驗(yàn)前機(jī)器加工至適宜的尺寸和形狀。5試樣數(shù)量5.1每個(gè)受試方向和每項(xiàng)性能〔拉伸模量、拉伸強(qiáng)度等〕的實(shí)驗(yàn)數(shù)量不少于5個(gè)。如果需要精細(xì)度更高的平均值，試樣數(shù)量可多于5個(gè)，可用置信區(qū)間〔95%概率，見ISO2602:1980〕估算得出。5.2應(yīng)廢棄在肩部斷裂或者塑形變形擴(kuò)展到整個(gè)肩寬的啞鈴形試樣并取樣重新實(shí)驗(yàn)。5.3當(dāng)試樣在夾具內(nèi)出現(xiàn)滑移或在距任一夾具10mm以內(nèi)斷裂，或者明顯缺陷導(dǎo)致過早破壞時(shí)，由此試樣得到的數(shù)據(jù)不應(yīng)用來(lái)分析結(jié)果，應(yīng)取試樣重新實(shí)驗(yàn)。由于這些數(shù)據(jù)的變化是受試材料性能變化的函數(shù)，因此，無(wú)論數(shù)據(jù)怎樣變化，不應(yīng)隨意舍棄數(shù)據(jù)。注：如果多數(shù)的破壞出現(xiàn)在可承受破壞判據(jù)以外時(shí)，可用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析得出數(shù)據(jù)。但一般認(rèn)為最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能是過低的。在這種情況下，最好重復(fù)實(shí)驗(yàn)，以減少不可承受實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可能性。6實(shí)驗(yàn)步驟6.1實(shí)驗(yàn)環(huán)境應(yīng)在與試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)一樣環(huán)境下進(jìn)展實(shí)驗(yàn)，除非有關(guān)方面另有商定，例如在高溫或低溫下實(shí)驗(yàn)。6.2試樣尺寸在每個(gè)試樣中部距離標(biāo)距每端5mm以內(nèi)測(cè)量寬度b和厚度h。寬度b準(zhǔn)確至0.1mm，厚度h準(zhǔn)確至0.02。記錄每個(gè)試樣寬度和厚度的算術(shù)平均值，以便用于其他計(jì)算。6.3夾持將試樣放到夾具中，務(wù)必使試樣的長(zhǎng)軸線與實(shí)驗(yàn)機(jī)的軸線成一條直線。當(dāng)使用夾具對(duì)中時(shí)，為得到準(zhǔn)確對(duì)中，應(yīng)在緊固夾具前稍微繃緊試樣，然后平穩(wěn)而結(jié)實(shí)地夾緊夾具，以防止試樣滑移。6.4預(yù)應(yīng)力試樣在實(shí)驗(yàn)前應(yīng)處于基本不受力狀態(tài)。但在薄膜試樣對(duì)中時(shí)可能產(chǎn)生這種預(yù)應(yīng)力，特別是較軟材料由于夾持壓力，也能引起這種預(yù)應(yīng)力。在測(cè)量模量時(shí)，實(shí)驗(yàn)初始應(yīng)力σ0，不應(yīng)超過下值，見式〔1〕：｜σ0｜≤5×10-4Et與此相對(duì)應(yīng)的預(yù)應(yīng)變應(yīng)滿足E0≤0.05%。當(dāng)測(cè)量相關(guān)應(yīng)力〔如：σ＝σy、σM、σσ0≤10-26.5引伸計(jì)的安裝平衡預(yù)應(yīng)力后，將校準(zhǔn)過的引伸計(jì)安裝到試樣的標(biāo)距上并調(diào)正，根據(jù)3.1.5所述，裝上縱向應(yīng)變規(guī)。如需要，測(cè)出初始距離〔標(biāo)距〕。如要測(cè)定泊松比，則應(yīng)在縱軸和橫軸方向上同時(shí)安裝兩個(gè)伸長(zhǎng)或應(yīng)變測(cè)量裝置。用光學(xué)方法測(cè)量伸長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)按4.3的規(guī)定在試樣上標(biāo)出測(cè)量標(biāo)線。測(cè)定拉伸標(biāo)稱應(yīng)變?chǔ)舤〔見4.5〕時(shí)，用夾具移動(dòng)距離表示試樣自由長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)。6.6實(shí)驗(yàn)速度根據(jù)有關(guān)材料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定實(shí)驗(yàn)速度，如果缺少這方面的資料，可與有關(guān)方面根據(jù)表4.2商定。測(cè)定彈性模量、屈服點(diǎn)前的應(yīng)力／應(yīng)變性能及測(cè)定拉伸強(qiáng)度和最大伸長(zhǎng)時(shí)，可能需要采用不同的速度。對(duì)于每種實(shí)驗(yàn)速度，應(yīng)分別使用單獨(dú)的試樣。測(cè)定彈性模量時(shí)，選擇的實(shí)驗(yàn)速度應(yīng)盡可能使應(yīng)變速率接近每分鐘1%標(biāo)距。GB/T1040與受試材料相關(guān)的局部給出了適用于不同類型試樣速度。6.7數(shù)據(jù)的記錄記錄實(shí)驗(yàn)過程中試樣承受的負(fù)荷及與之對(duì)應(yīng)的標(biāo)線間或夾具間距離的增量，此操作最好采用能得到完整應(yīng)力／應(yīng)變曲線的自動(dòng)記錄系統(tǒng)［見第七章式〔3〕、式〔4〕和式〔5〕］。根據(jù)應(yīng)力／應(yīng)變曲線或其他適當(dāng)方法，測(cè)定需要的應(yīng)力和應(yīng)變。對(duì)于超出可承受破壞判據(jù)以外的諸種破壞，見5.2和5.3的要求。7結(jié)果計(jì)算和表示7.1應(yīng)力計(jì)算根據(jù)試樣的原始橫截面積按式〔3〕計(jì)算應(yīng)力值：σ＝FA…………….式中：σ—拉伸應(yīng)力，單位為兆帕〔MPa〕；F—所測(cè)的對(duì)應(yīng)負(fù)荷，單位為牛〔N〕；A—試樣原始橫截面積，單位為平方毫米〔mm2〕。7.2應(yīng)變計(jì)算根據(jù)標(biāo)距由式〔4〕或式〔5〕計(jì)算應(yīng)變值：ε＝ΔL0L0……………..ε〔％〕＝ΔLL×100……………..〔式中：ε—應(yīng)變，用比值或百分?jǐn)?shù)表示；L0—試樣的標(biāo)距，單位為毫米〔mm〕；ΔL0—試