拉伸性能的測定修改版

./拉伸性能的測定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〔伸長達(dá)到某一預(yù)定值,測量這一過程中試樣承受的負(fù)荷及其伸長。2.術(shù)語和定義2.1標(biāo)距〔試樣中間部分兩標(biāo)線之間的初始距離,以mm為單位。2.2實驗速度〔在實驗過程中,實驗機夾具分離速度,以mm／min為單位。2.3拉伸應(yīng)力tensilestressσ在試樣標(biāo)距長度任何給定時刻每單位原始橫截面積上所受的拉伸力以MPa為單位。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)變增加時的最初應(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>。拉伸斷裂應(yīng)力tensilestressatbreakσB試樣斷裂時的拉伸應(yīng)力<見圖1>以MPa為單位。拉伸強度tensilestrengthσM在拉伸試驗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)變達(dá)到規(guī)定值x%時的應(yīng)力以MPa為單位。適用于既無屈服點又不易拉斷的軟而韌的材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線上無明顯屈服點的情況見圖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都必須小于拉伸強度所對應(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)距原始單位長度的增量用無量綱的比值或百分?jǐn)?shù)<%>表示。適用于脆性材料活韌性材料在屈服點以前的應(yīng)變超過屈服點后的應(yīng)變則以"拉伸標(biāo)稱應(yīng)變"代替。拉伸屈服應(yīng)變tensilestrainatyieldεy屈服應(yīng)力時的拉伸應(yīng)變見4.3.1和圖1中的曲線b和曲線c用無量綱的比值或百分?jǐn)?shù)%表示。拉伸斷裂應(yīng)變tensilestrainatbreakεB試樣未發(fā)生屈服而斷裂時與斷裂應(yīng)力相對應(yīng)的拉伸應(yīng)變見圖1中的曲線a和曲線d用無量綱的比值或百分?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"斷裂伸長率"的概念而以"拉伸斷裂應(yīng)變"、"斷裂標(biāo)稱應(yīng)變"代替。拉伸強度應(yīng)變tensilestrainattensilestrengthεm試樣未出現(xiàn)屈服或在屈服點時與拉伸強度相對應(yīng)的拉伸應(yīng)變見圖1中的曲線a、c和曲線d用無量綱的比值或百分?jǐn)?shù)%表示。拉伸強度高于屈服應(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度的增量,用無量綱的比值或百分?jǐn)?shù)〔%表示。只適用于韌性材料屈服點后的應(yīng)變,它表示沿試樣自由長度總的相對伸長率。由于韌性材料在屈服點后應(yīng)力基本不變而應(yīng)變迅速增加,試樣很快變細(xì)、變長,準(zhǔn)確測量兩標(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標(biāo)距、夾具間的距離增量代替伸長改稱為"拉伸標(biāo)稱應(yīng)變"。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>時與斷裂拉伸應(yīng)力〔見3.2相對應(yīng)的拉伸標(biāo)稱應(yīng)變用無量綱的比值或百分?jǐn)?shù)〔%表示。無屈服的斷裂情況〔見4.2。拉伸強度標(biāo)稱應(yīng)變nominaltensilestrainattensilestrengthεtM拉伸強度出現(xiàn)在屈服之后〔見圖1中的曲線b與拉伸強度對應(yīng)的標(biāo)稱應(yīng)變,用無量綱的比值或百分?jǐn)?shù)〔%表示。沒有屈服或拉伸強度出現(xiàn)在屈服點時的情況,見4.3。2.6拉伸彈性模量modulusofelasticityintensionEt應(yīng)力σ2與σ1的差值〔σ2-σ1與對應(yīng)的應(yīng)變ε2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：借助計算機可以用監(jiān)測點間曲線部分的線性回歸代替以兩個不同的應(yīng)力-應(yīng)變點來測量模量Et。此定義的幾何意義就是應(yīng)力-應(yīng)變曲線上〔σ1,ε1點與〔σ2,ε2兩點間割線的斜率。由于曲線不是完全平滑的此方法的測試誤差較大。2.7泊松比Poisson’sratioμ在縱向應(yīng)變對法向應(yīng)變關(guān)系曲線的起始線性部分垂直于拉伸方向上的兩坐標(biāo)軸之一的拉伸應(yīng)變ε與拉伸方向上的應(yīng)變ε之比的負(fù)值,用無量綱的比值表示。按照相應(yīng)的軸向,泊松比可用μb<寬度方向>或μh<厚度方向>來標(biāo)識。μn=式中:μn——泊松比,以法向n=b<寬度>或h<厚度>上的無量綱比值表示ε——縱向應(yīng)變εn——n=b<寬度>或h<厚度>時的法向應(yīng)變。泊松比優(yōu)先用于長纖維增強材料。由于標(biāo)準(zhǔn)的變化,在標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實施后將要求試驗機提供的數(shù)據(jù)類型、計算方式符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。試驗機企業(yè)需要修改試驗程序以適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)的要求3.GB/T1040對試驗機的要求3.1、試驗機3.1.1概述試驗機應(yīng)符合ISO5893和本標(biāo)準(zhǔn)5.1.2~5.1.5的規(guī)定。3.1.2試驗速度試驗機應(yīng)能達(dá)到表1所規(guī)定的試驗速度<見4.2>。試驗速度仍為9種但1mm/min的允許偏差由±50%提高到±20%試驗機企業(yè)應(yīng)引起注意。表1推薦的試驗速度速度mm/min公差％1a>2a>5102050100200500a>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機相連,使試樣的長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中銷來達(dá)到。應(yīng)盡可能防止被夾持試樣相對于夾具滑動。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,能保持或增加對試樣的夾持力,且不會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)定的試驗速度下應(yīng)無慣性滯后,指示負(fù)荷的準(zhǔn)確度至少為實際值的1%,應(yīng)注意之處均列在GB/T17200中有對應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)。3.1.5引伸計引伸計應(yīng)符合GB/T17200規(guī)定,應(yīng)能測量試驗過程中任何時刻試樣標(biāo)距的相對變化。該儀器最好,但不是必須能自動記錄這種變化且在規(guī)定的試驗速度下應(yīng)基本上無慣性滯后并能以相關(guān)值的1%或更佳精度測量標(biāo)距的變化。這相當(dāng)于在測量模量時,在50mm標(biāo)距基礎(chǔ)上能準(zhǔn)確至±1μm。當(dāng)引伸計連接在試樣上時,應(yīng)小心操作以使試樣產(chǎn)生的變形和損壞減至最小。引伸計和試樣之間基本無滑動。試樣也可以裝縱向應(yīng)變規(guī),其精度應(yīng)為對應(yīng)值的1%或更優(yōu)。用于測量模量時,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)表面處理和粘接劑應(yīng)以能顯示被試材料的所有性能為宜。3.2測量試樣寬度和厚度的儀器3.2.1硬質(zhì)材料應(yīng)使用測微計或等效的儀器測量,其讀數(shù)精度為0.02mm或更優(yōu)。測量頭的尺寸和形狀應(yīng)適合于被測量的試樣,不應(yīng)使試樣承受壓力而明顯改變所測量的尺寸。3.2.2軟材料應(yīng)使用讀數(shù)精度為0.02mm或更優(yōu)的度盤式測微計來測量試樣,其壓頭應(yīng)帶有圓形平面,同時在測量時能施加〔20kPa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的形狀和尺寸〔參照標(biāo)準(zhǔn)——國標(biāo)GB/T1040-92中的其它國標(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佳厚度mm試驗速度硬質(zhì)熱塑性塑熱塑性增強塑料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械加工2ABCDEFG軟質(zhì)熱塑性塑料及板Ⅱ注塑、模壓板材機械加工和沖切加工2FGHI熱固性塑料<含填充、增強塑料Ⅲ注塑模壓C熱固性塑料板Ⅳ機械加工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,特別是對于薄片和薄膜,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)線間的距離的測量精度應(yīng)達(dá)到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)采用對受試材料無影響的標(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)無扭曲,相鄰的平面間應(yīng)相互垂直。表面和邊緣應(yīng)無劃痕、空洞、凹陷和毛刺。試樣可與直尺、直角尺、平板比對,應(yīng)用目測并用螺旋微測器檢查是否符合這些要求。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)試樣有一項或幾項不合要求時,應(yīng)舍棄或在實驗前機器加工至合適的尺寸和形狀。5試樣數(shù)量5.1每個受試方向和每項性能〔拉伸模量、拉伸強度等的實驗數(shù)量不少于5個。如果需要精密度更高的平均值,試樣數(shù)量可多于5個,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展到整個肩寬的啞鈴形試樣并取樣重新實驗。5.3當(dāng)試樣在夾具出現(xiàn)滑移或在距任一夾具10mm以斷裂,或者明顯缺陷導(dǎo)致過早破壞時,由此試樣得到的數(shù)據(jù)不應(yīng)用來分析結(jié)果,應(yīng)取試樣重新實驗。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)在可接受破壞判據(jù)以外時,可用統(tǒng)計學(xué)分析得出數(shù)據(jù)。但一般認(rèn)為最后的實驗結(jié)果可能是過低的。在這種情況下,最好重復(fù)實驗,以減少不可接受實驗結(jié)果的可能性。6實驗步驟6.1實驗環(huán)境應(yīng)在與試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)相同環(huán)境下進(jìn)行實驗,除非有關(guān)方面另有商定,例如在高溫或低溫下實驗。6.2試樣尺寸在每個試樣中部距離標(biāo)距每端5mm以測量寬度b和厚度h。寬度b精確至0.1mm,厚度h精確至0.02。記錄每個試樣寬度和厚度的算術(shù)平均值,以便用于其他計算。6.3夾持將試樣放到夾具中,務(wù)必使試樣的長軸線與實驗機的軸線成一條直線。當(dāng)使用夾具對中時,為得到準(zhǔn)確對中,應(yīng)在緊固夾具前稍微繃緊試樣,然后平穩(wěn)而牢固地夾緊夾具,以防止試樣滑移。6.4預(yù)應(yīng)力試樣在實驗前應(yīng)處于基本不受力狀態(tài)。但在薄膜試樣對中時可能產(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。在測量模量時,實驗初始應(yīng)力0,不應(yīng)超過下值,見式〔1：｜0｜5Et………………<1>與此相對應(yīng)的預(yù)應(yīng)變應(yīng)滿足00.05%。當(dāng)測量相關(guān)應(yīng)力〔如：y、M、B時,應(yīng)滿足式〔2：0………………<2>6.5引伸計的安裝平衡預(yù)應(yīng)力后,將校準(zhǔn)過的引伸計安裝到試樣的標(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,測出初始距離〔標(biāo)距。如要測定泊松比,則應(yīng)在縱軸和橫軸方向上同時安裝兩個伸長或應(yīng)變測量裝置。用光學(xué)方法測量伸長時,應(yīng)按4.3的規(guī)定在試樣上標(biāo)出測量標(biāo)線。測定拉伸標(biāo)稱應(yīng)變εt〔見4.5時,用夾具移動距離表示試樣自由長度的伸長。6.6實驗速度根據(jù)有關(guān)材料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定實驗速度,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。測定彈性模量、屈服點前的應(yīng)力／應(yīng)變性能及測定拉伸強度和最大伸長時,可能需要采用不同的速度。對于每種實驗速度,應(yīng)分別使用單獨的試樣。測定彈性模量時,選擇的實驗速度應(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)的部分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,此操作最好采用能得到完整應(yīng)力／應(yīng)變曲線的自動記錄系統(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,測定需要的應(yīng)力和應(yīng)變。對于超出可接受破壞判據(jù)以外的諸種破壞,見5.2和5.3的要求。7結(jié)果計算和表示7.1應(yīng)力計算根據(jù)試樣的原始橫截面積按式〔3計算應(yīng)力值：＝…………….〔3式中：—拉伸應(yīng)力,單位為兆帕〔MPa；F—所測的對應(yīng)負(fù)荷,單位為?！睳；A—試樣原始橫截面積,單位為平方毫米〔mm2。7.2應(yīng)變計算根據(jù)標(biāo)距由式〔4或式〔5計算應(yīng)變值：ε＝……………..〔4ε〔％＝……………..〔5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；L0—試樣標(biāo)記間長度的增量,單位為毫米〔mm。應(yīng)當(dāng)根據(jù)夾具間的初始距離由式〔6或式〔7來計算由2.5定義的拉伸標(biāo)稱應(yīng)變值:εt＝……………..〔6εt〔％＝……………..〔7式中：εt—拉伸標(biāo)稱應(yīng)變,用比值或者百分?jǐn)?shù)表示；L—夾具間的初始距離,單位為毫米〔mm；L—夾具間距離的增量,單位為毫米〔mm；7.3模量計算根據(jù)兩個規(guī)定的應(yīng)變值按式〔8計算由2.6定義的拉伸彈性模量：Et=〔2-1／〔21……………..〔8式中：Et—拉伸彈性模量,單位為兆帕〔MPa;1—應(yīng)變值ε1=0.0005時測量的應(yīng)力,單位為兆帕