力學(xué)性能測試

拉伸性能測試

基本概念：在拉伸試驗中,，保持這種受力狀態(tài)終,，就是測量拉伸力直至材料斷裂為止,，所承受的zui大拉伸應(yīng)力稱為拉伸強度,。

實驗原理：拉伸實驗是對材料沿縱軸方向施加靜態(tài)拉伸負(fù)荷,，使其破壞,。通過測定試樣的屈服力破壞力和材料標(biāo)距間的伸長來求得材料的屈服強度,、拉伸強度和伸長率,。

基本定義：

拉伸應(yīng)力：試樣在計量標(biāo)距范圍內(nèi),，單位初始橫截面上承受的拉伸負(fù)荷。

拉伸強度：在拉伸試驗中試樣直到斷裂為止,，所承受的zui大拉伸應(yīng)力,。

拉伸斷裂應(yīng)力：在拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線上，斷裂時的應(yīng)力,。

拉伸屈服應(yīng)力：在拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線上,，屈服點處的應(yīng)力。

斷裂伸長率：在拉力作用下,，試樣斷裂時,，標(biāo)線間距離的增加量與初始標(biāo)距之比，以百分率表示,。

彈性模量：在比例極限內(nèi),，材料所受應(yīng)力與產(chǎn)生響應(yīng)的應(yīng)變之比,。

應(yīng)力-應(yīng)變曲線

由應(yīng)力-應(yīng)變的相應(yīng)值彼此對應(yīng)的繪成曲線，通常以應(yīng)力值作為縱坐標(biāo),，應(yīng)變值作為橫坐標(biāo),。應(yīng)力-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)，在彈性變形區(qū),，材料發(fā)生可*恢復(fù)的彈性變形,，應(yīng)力和應(yīng)變呈正比例關(guān)系。曲線中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,。在塑性變形區(qū),，應(yīng)力和應(yīng)變增加不在呈正比關(guān)系，zui后出現(xiàn)斷裂,。

常用拉伸試樣形狀

高聚物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線

實驗步驟：

①試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗環(huán)境按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,。

②在試樣中間平行部分做標(biāo)線，示明標(biāo)距,。

③測量試樣中間平行部分的厚度和寬度,，精確0。01mm,，II型試樣中間平行部分的寬度,，精確到0。05mm,，測3點,，取算術(shù)平均值。

④夾具夾持試樣時,，要使試樣縱軸與上下夾具中心連線重合,，且松緊適宜。

⑤選定試驗速度,，進行試驗,。

⑥記錄屈服時負(fù)荷，或斷裂負(fù)荷及標(biāo)距間伸長,。試樣斷裂在中間平行部分之外時,，此試樣作廢，另取試樣補做,。

實驗影響因素

(1)成型條件：由試樣自身的微觀缺陷和微觀不同性引起

(2) 溫度和濕度：

(3)拉伸速度：塑料屬于粘彈性材料,，其應(yīng)力松弛過程與變形速率緊密相關(guān)，需要一個時間過程

(4)預(yù)處理：材料在加工過程中,，由于加熱和冷卻的時間和速度不同,，易產(chǎn)生局部應(yīng)力集中，經(jīng)過在一定溫度下的熱處理或稱退火處理,，可以消除內(nèi)應(yīng)力,，提高強度

(5)材料性質(zhì)：結(jié)晶度、取向,、分子量及其分布,、交聯(lián)度

(6)老化:老化后強度明顯下降

壓縮性能測試

基本概念：試樣破壞時的zui大壓縮載荷除以試樣的橫截面積，稱為壓縮強度極限或抗壓強度,。壓縮試驗是測定材料在軸向靜壓力作用下的力學(xué)性能的試驗,，是材料機械性能試驗的基本方法之一。與拉伸試驗相似,，通過壓縮試驗可以作出壓縮曲線,。

實驗原理：

壓縮是實驗室常見的一種力學(xué)試驗，是把試樣置于萬能試驗機的兩壓板之間,，并在沿試樣兩端面的主軸方向,，以恒定速率施加一個可以測量的大小相等相反的力，并使試樣沿軸向方向縮短,，而徑向方向增大,，產(chǎn)生壓縮變形，直到試樣破裂或者變形達(dá)到規(guī)定的如25%的數(shù)值為止,。施加的負(fù)荷由試驗機上直接讀得,，并按下式計算其壓縮應(yīng)力。

σ=P/F

式中：σ-壓縮應(yīng)力,，MPa,；P-壓縮負(fù)荷，N,；F-試樣原始橫截面積,，mm2。

試樣在壓縮負(fù)荷作用下高度的該變量稱為壓縮變形,，按下式計算：

ΔH=H0-H

式中：ΔH-試樣的壓縮形變,，mm；H0-試樣原始高度,，mm,；H-壓縮過程中任何時刻試樣的高度，mm,。

ε=ΔH/ H0

式中：ε-試樣壓縮應(yīng)變,；ΔH-試樣的壓縮形變，mm,；H0-試樣原始高度,，mm,；H-壓縮過程中任何時刻試樣的高度，mm,。

E=（σ2-σ1）/(ε2-ε1)

式中：E-試樣的壓縮模量,，MPa。

基本定義：

壓縮屈服應(yīng)力：指應(yīng)力-應(yīng)變曲線上di一次出現(xiàn)應(yīng)變增加而應(yīng)力不增加的轉(zhuǎn)折點（屈服點）對應(yīng)的應(yīng)力,，以MPa表示,。

壓縮強度：指在壓縮試驗中試樣承受的zui大壓縮應(yīng)力，以MPa表示,，它不一定是試樣破壞瞬間所承受的壓縮應(yīng)力,。

定應(yīng)變壓縮應(yīng)力：指規(guī)定應(yīng)變時的壓縮應(yīng)力，即與應(yīng)變?yōu)?5%時對應(yīng)的應(yīng)力值,，以MPa表示,。

壓縮模量：指在應(yīng)力-應(yīng)變曲線的線性范圍內(nèi)，壓縮應(yīng)力與壓縮應(yīng)變的比值,，以MPa表示,，取應(yīng)力-應(yīng)變曲線上兩點的應(yīng)力差與對應(yīng)的應(yīng)變之比。

影響因素：

(1)試樣的細(xì)長比:（試樣高度與試樣截面的zui小回轉(zhuǎn)半徑之比）是zui大的影響因素,。由于試樣受壓時,，其上下端面與試驗機壓板之間產(chǎn)生較大的摩擦力，阻礙試樣上下兩端面的橫向變形,，試樣高度越小,，影響程度越大。

(2)實驗速度:一般來講,，隨著實驗速度的增加,，壓縮強度與壓縮應(yīng)變值均有所增加。實驗速度在1-5mm/min時變化較小,。壓縮試驗的同一試樣必須在同一實驗速度下進行,，并且選用較低的實驗速度。