DIN53504橡膠的拉伸應力及應變特性的判定

1、DIN 53504（1994 年 5 月）橡膠的拉伸應力/應變特性的判定1 . 范圍和應用領域 本標準所指定的試驗方法用來確定以下數(shù)值： 特定形狀的橡膠試樣在一個恒 定的速度和給定應變的情況下拉伸直至斷裂的過程中的斷裂拉伸強度， 屈服拉伸 強度以及斷裂伸長率。最好所有力的延伸曲線或至少其中的一部分要標示清楚， 因為橡膠的性質(zhì)是 受到拉伸應力的影響時不能完全地表現(xiàn)出拉伸強度和斷裂延展的特性。2 概念21 斷裂拉伸強度斷裂拉伸強度c R是斷裂力FR與試樣原始橫截面面積 A的比值。22 屈服拉伸強度屈服拉伸強度c max是所測最大力Fmax與試樣原始橫截面面積 A的比值。 注：如果對橡膠的拉伸測試在

2、正常環(huán)境溫度或高于環(huán)境溫度的情況下 進行，力FR與力Fmax實際上是相等的。23 斷裂伸長率斷裂伸長率& R是斷裂時長度方向的變化LR - L O與試樣原始測量長度尺 寸Lo之間的比值。就環(huán)形試樣而言 Lo是內(nèi)圓周長度，而對啞鈴型試樣則指兩個 測量標記間的間距。24 應力在給定應變下的應力c i,是為獲得給定延長量而施加的力 Fi與試樣原始 橫截面面積A的比值。注1 ：使用環(huán)形試樣時伸長量應參照原始試樣中間圓周長度 Um,而不是內(nèi) 圓周長度。注 2：在這種情況下使用術(shù)語“模數(shù)”（如彈性模數(shù) ）是不正確的，應該避免。 因為該術(shù)語通常只應用于在應力和應變之間存在比例關(guān)系的物質(zhì)， 而橡膠 即

3、使在應變很小的情況下也不存在這種情況。注 3：除了此處定義的應力之外，按照 ISo/DIS 37 的規(guī)定應確定在給定 應力下的延伸。25 力的延伸曲線 力的延伸曲線反映試樣在從拉伸到斷裂的過程中的伸長量與拉伸力之間 的關(guān)系3 標記按照本標準的規(guī)定進行的對橡膠試樣的拉伸測試使用一個R1環(huán)狀測片進行標記：Test DIN 53 504-R14 器械41 測量試樣厚度的裝置 為了測量試樣的厚度， DIN53534（1994 年 5 月版本）5.2款所提到的測量 厚度的儀器是必要的。42 確定環(huán)形試樣原始橫截面的儀器為了確定環(huán)形試樣原始橫截面，要使用一個能允許試樣在設定的空氣或水中 集結(jié)的天平。4.

4、3 拉伸試驗機拉伸試驗機應該與 DIN51221提出的1級相一致。因為試驗要在一個不同 于周圍環(huán)境的溫度下進行，所以要用到一個受控（人造）大氣的實驗室。實驗室 的溫度應該接近試樣的溫度，并且在試驗的過程中保持穩(wěn)定于土2°C以內(nèi)。更具體的細節(jié)請看分條款6.1為了測環(huán)形試樣，試驗機應該配備一個動力裝置，以及一個能自由旋轉(zhuǎn)的滑 輪，每旋轉(zhuǎn)一周，前端應轉(zhuǎn)過大約 50mm在沒有施加非正常壓力的情況下，應該 能保證通過移動接近的滑輪使試樣能夠配合。表一滑輪尺寸Tasl |W»比詢 at puilsy axas Bl swot 仙R135JD1時252Bl7為了測量啞鈴型測件，試驗機應該

5、配備兩個卡爪?？ㄗO計為能確保試樣 的縱向軸線隨時與試驗機拉緊方向的軸線保持一致。使用模板可能影響卡爪。試樣在被夾持狀態(tài)下應確保不會發(fā)生相對卡爪的滑動，好的卡爪是在應力增加的情 況下能維持甚至增加對試樣的壓力?？ㄗΣ粦獙е略嚇舆^早斷裂。試驗機應該能夠允許繪制力的延伸曲線或應力應變曲線。變形測定器應該適合在測試的任何時間確定試樣測量長度的變化量并且慣性要盡可能小。5. 試樣1形狀試樣測試結(jié)果的獲得與試樣形狀之間不具比較性。51JfHins.1inliiqt gauge lef>gth, q： 司 intern cSfcumrerentjfil fengflh (for elontton

6、ot br&ak);3"叫b) m&art cixurrifenrial i朋暫th |fw $k*ss>：Thickng 1 飛 和 Eps豈 aI* 1| Srtarnil diamelBf； %電評8w54少B7Ji-to£i§H12_>y3as為£ h£籌64HN5. 1. 2啞鈴形試樣圖二啞鈴形試樣表二啞鈴形試樣的參數(shù)1stTst piece vyp4S3LAS2S3Minimum owaii tongih, I115753$50Wl«n Of ends. %2512.5ct runow pera

7、JH portion, '3325! u1&Wkftti of narrow p(araM portion, b* tyK9424Smal wig 口251333IfrLae radtu r2t4i3751Thickness.甘2tft22 tft22tOJ2nHal oaug& leQETi L口|S201010The dimenstons given mdats to ih$ cutters 戌怖eu帥 1向 width M the ends tit dumo-b6ilR and lb# small and large radii may chMaia rrom t

8、he dlirn昨Jom 即edflad, th? symmetry shall be 胡airreined.S Z mmtnbell 1a$t 和加 stiaA pr軍伽吒bly b& ugL5. 2準備試樣單獨準備試樣時選擇取樣的形狀。取樣的厚度應該與最終使用的試樣的厚 度相同，如果試樣不能從完成品上直接切割，就切取適當厚度的取樣，以便試樣直 接從取樣上獲得。將不平處磨去。試樣厚度偏差不可大于三次分別測量值的平均值的土 2.5%.按照ISO4661-1的描述準備試樣，在準備環(huán)形試樣時，最好使用環(huán)形切割 機。需要注明的是，試樣厚度不同于表二和表三所示 （如，試樣從完成品中取 得）時其

9、測試結(jié)果不可與那些厚度在規(guī)定范圍之內(nèi)的試樣的測試結(jié)果進行簡單的 比較。前者的試驗結(jié)果應該在試驗報告中確定。5. 3試樣數(shù)量使用至少三件試樣，或者在需要鑒定的情況下使用至少七件。對啞鈴形試 樣而言，所用三件（或七件）試樣相對于其中任一件應該在兩個方向按照正確的 角度選擇。如果允許，應盡量選擇垂直或平行于材料顆粒的角度。5. 4基準標記使用無接觸式變形測定器測定啞鈴形試樣延展情況時，在試樣上做基準 標記來設定規(guī)格長度。要注意標記和標記者不可對待測物材料產(chǎn)生有害影響。標記線應該盡可能細并且與中心線距離大致相等。確認二者之間距離應在1%U內(nèi)或者更小。6. 步驟6. 1 概要在（23±2）匕（

10、環(huán)境溫度，簡寫）進行試驗，或者使其滿足以下任一溫度（比較 ISO471:1983 :-70,-50,-40,-25,-10,0,40,55,70,85,100,125,150,175,200, 225,或者 250 OCo試驗前，使試樣適應環(huán)境溫度至少20分鐘，試驗不能進行超過16小時。并 且在需要鑒定的情況下，不可超過硫化后72小時。注：當環(huán)狀試樣在低于環(huán)境溫度下進行試驗時，用摩擦系數(shù)較低的材料（如 四氟乙烯）制成的物品替換滑輪以確保在環(huán)形方向上統(tǒng)一分配壓力，6. 2確定試樣的尺寸試驗前，在周圍溫度下測試不少于三點的試樣厚度，對啞鈴形試樣更適宜 在兩端和L。值以內(nèi)取，最好取兩端和中心點。根據(jù)

11、平均厚度和模具最窄處寬度（兩斷面間距）計算原始橫截面面積。在需要鑒定的情況下，直接測量試樣最窄 處的寬度。環(huán)形試樣原始橫截面面積可以利用阿基米德密度定律，通過量取樣品在空 氣和水中的重量計算獲得。利用等式（1）計算A。Aq =W,P?n?(d3 +d4)/2其中:W 是試樣的質(zhì)量，單位g;P是試樣的密度，單位g/cm3 ；d3是R1型試樣的外徑，單位 mm；d4 是R1型試樣的內(nèi)圓周長，單位 mm；利用同樣的方法通過等式(2)確定密度p:其中：Wi是試樣在空氣中的質(zhì)量，單位g；W2是試樣在水中的質(zhì)量，單位g ；pw 水在23 °C時的密度0.9975 g/cm3。6. 3啞鈴狀試樣夾

12、爪應該使用模具將試樣插入卡爪，以便使試樣保持在夾入時，縱向軸線與拉 伸方向軸線重合。確保被夾具夾住的末端面積盡可能大，但要避免寬度大于bk的 區(qū)域被夾入，并且不允許有相對卡爪的滑動。5. 4拉伸試驗6. 4. 1啞鈴型試樣給出一種應優(yōu)先選用的自由接觸式拉伸測量方法，在該種情況下，原始延展力曲線不會轉(zhuǎn)化為初應力的結(jié)果。使用自由接觸式變形測定器時，應該采用以下步驟：(a) 按照如5.4所描述方式標示原始測量長度L0，不可對試樣進行拉伸；(b) 按照6.3所描述的方式將試樣插入卡爪；(c) 施加一個在小于50mm/min速率下不超過O.IMpa的原始拉伸力，然后 停機；(d) 轉(zhuǎn)換變形測定器系統(tǒng)來獲

13、得基準標記并測量在原始拉伸力作用下L0 的變化。(e) 使用一個適當?shù)乃俾?對S2S3以及S3A型試樣使用200mm/min對S,型 試樣使用500mm/mi)開機，并畫出力的延伸曲線。初始曲線的定位 是原始拉伸力和初始測量長度變化的一項功能。使用一個放在試樣上的變形測定器時，應采用以下步驟：(a) 如6.3所描述，將試樣插入卡爪；(b) 施加一個在小于50mm/min速率下不超過0.1Mpa的原始拉伸力，然后 停機；(c) 將變形測定器放在試樣上間距等于 L0處。(d) 使用一個適當?shù)乃俾?參閱上面)開機，并畫出力的延伸曲線。本方法因為初始拉伸力的應用而導致結(jié)果有部分失真。因此，初始拉伸力應

14、該選擇盡可能小又能確保拉緊試樣。在測量長度以外發(fā)生斷裂的試樣不必評價。6. 4. 2環(huán)形試樣在測量環(huán)形試樣時，拉伸測量應該基于滑輪軸線的間隙（如表 1所提供）， 被系統(tǒng)所記錄的任何拉伸變化用來測量橫截面間距。把試樣無拉伸的恰當?shù)胤湃牖啎r，滑輪的間隙應該按照表 1所提供的數(shù) 據(jù)調(diào)整。以50mm/min的速率旋轉(zhuǎn)，然后以500mm/min的速率打開機器，并畫 下力的延伸曲線。6. 5確定應力/應變性質(zhì)如果不可能或沒有必要全部畫力的延伸曲線，在以下數(shù)據(jù)中挑選兩個測其 拉伸力：50, 100, 200, 300, 500%測環(huán)形試樣時，延伸是基于初始平均圓周長度和內(nèi)圓周長的斷裂伸長量。因此，為了獲得

15、第一段提到的伸長量，選擇一下斷裂伸長量（J ）：R1 型試樣：54.5; 109; 217.9; 326.9; 544.8%;R2 型試樣：55.5; 110; 221.9; 332.8; 554.6%。使用以下等式（3）計算這些量J的百分比:(3)*Um d3 + d4£= J= J 一Ui2d4其中：j 是需要的延長量（基于 Um）百分比;Um 是試樣平均周長，單位 mm；Ui是試樣內(nèi)圓周長，單位mm;d3是試樣外徑，單位mm；d4是試樣內(nèi)徑，單位mm.7. 評價7.1斷裂拉伸強度按照6.2的規(guī)定，通過測量每一個試樣的原始橫截面面積來計算斷裂拉伸強度，單位Mpa或者N/mm,環(huán)形

16、試樣使用等式（4）,啞鈴型試樣使用等式（5）：Fr2A。(4)(5)(5)A0其中:Fr是斷裂時的力，單位N;A是原始橫截面面積，單位mm2(5)注：S2型試樣測得的斷裂拉伸強度會明顯高于由 R1型試樣所測得的值。 7.2屈服拉伸強度計算屈服拉伸強度CTmax ,單位Mpa或N / mm2對環(huán)形試樣使用等式（6）,對啞鈴型試樣使用等式（7)_ F maxC max =2 A。(6)其中:F max_ FmaxC max =A是最大力，單位N ;是初始橫截面面積，單位2 mm 。7. 3斷裂伸長率計算斷裂伸長率作為一個百分比，使用以下等式（8）：其中:LrLo甲=Lr- L0?100L0(8)是

17、斷裂時的基準長度，單位 mm；是初始基準長度，單位 mm。計算環(huán)形試樣斷裂時的基準長度（內(nèi)圓周長度）Lr，單位mm,使用等式（9）(9)Lr = 2Dr +U其中:Dr是斷裂時滑輪軸線的間隙，單位 mm；(11)(11)是一個滑輪的周長，單位mm.7.4應力在給定應變Fi（單位Mpa或N/mm2）的情況下，計算應力，對環(huán)形試樣使用等 式（10），對啞鈴型試樣使用等式（11）:°100(10)-Fi厲A(11)其中：F是應變i (比較6.5)時的力；A是初始橫截面積，單位mm2用給定應變的數(shù)值作為符號C的下標，如(7100表示伸長率為100%。6. 5綜述在單獨數(shù)據(jù)的基礎上計算中值和值

18、域注：斷裂拉伸強度和斷裂伸長率的測量值可以通過應用威布爾分布(Weibull distribution)來進行評價，而應力值可以用普通分布表示。7. 試驗報告試驗報告應提及本標準并包含以下內(nèi)容：(a) 產(chǎn)品測試的類型和名稱；(b) 用來比較試樣的方法；(c) 試樣的厚度和類型，以及使用環(huán)形試樣時，試樣的橫截面面積(d) 取樣說明；(e) 應變測量系統(tǒng)的使用，以及分析和判斷的細節(jié)；(f) 初始應力的應用，用 Mpa或N/mm2表示；(g) 斷裂拉伸強度7R，屈服拉伸強度7max，單位Mpa或N/mm2。精確至U 0.1Mpa 或 0.1 N/mm2 ；(h) 斷裂伸長率$作為百分比取值應取最接近

19、的整數(shù)。(i) 給定應變時的應力7，單位Mpa或N/mm2。精確到 0.1Mpa或 0.1 N/mm2 ；(j) 本標準所規(guī)定的任何偏差；(k) 試驗日期。注：以上(g) (h)(i)三點須詳細注明中值，分布，試樣數(shù)量以及所有的 單獨數(shù)據(jù)8. 精度為了評價試驗結(jié)果，表4從三個不同的拉伸強度級別列出了精度數(shù)值。所列數(shù)據(jù)由S2型試樣確定，并包含斷裂拉伸強度，斷裂伸長率和100%應變狀況下的應力。1989年，17家實驗室聯(lián)合組成了國家聯(lián)合實驗室試驗。在該注：參閱DIN 53 598第一章試驗中確定了短周期試驗精度，也就是應用于一周內(nèi)測得的數(shù)據(jù)的再現(xiàn)性限 制和重復性限制。該試驗的組織和評價在ISO57

20、25中有詳細描述。表四 精度數(shù)據(jù)平均斷裂重復性限制再現(xiàn)性限制拉伸強度xrrrelRRel單位MPaMPa%MPa%22.42.511.22.611.631.91.34.11.96.033.85.215.45.315.7重復性限制再現(xiàn)性限制斷裂伸長率x百分比rrrelrrrelMPa%MPa%39027.57.153.113.653755.610.476.814.367157.48.697.214.5100%應變時的平重復性限制再現(xiàn)性限制均應力x 單位MParMParrel%rMParrel%3.50.617.10.925.72.70.518.50.622.22.40.312.50.520.8重復性限制（同一操作者，同一設備）：同一操作者使用同一設備和同樣的試驗材料在間隔一周以內(nèi)所完成的兩個 單獨的試驗，其結(jié)果超出重復性限制 r的情況二十次中只允許出現(xiàn)一次。 再現(xiàn)性限制（不同操作者，不同設備）：兩個不同的操作者，在不同的試驗室間進行的使用同一材料的試驗，其結(jié) 果超出再現(xiàn)性限制的情況二十次中只允許出現(xiàn)一次。參考標準:DIN 51221 Part 1DIN 53534DIN 53598 Ppartl拉伸試驗器械，一般需求；橡膠試樣和完成品線性尺寸的判定； 塑料和橡膠試驗中隨即取樣的統(tǒng)計計算;DIN EN 61 塑料補強玻璃的拉伸試驗；ISO471:1983 處理橡