塑料 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的測定 第1部分：通則 征求意見稿

3塑料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的測定第1部分：通則為介紹部分，包括了其后各分部分試驗(yàn)方法中通用的定義和GB/T33061.4塑料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的測定第4部分：GB/T33061.5塑料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的測定第5部分：GB/T33061.6塑料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的測定第6部分：GB/T33061.7塑料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的測定第7部分：ISO6721-8塑料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的測定第8部分：縱向剪切振動(dòng)波傳ISO6721-9塑料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的測定第9部分：拉伸振動(dòng)聲速脈沖傳M?對(duì)黏彈性材料施加正弦振蕩時(shí)其動(dòng)態(tài)應(yīng)力與動(dòng)態(tài)應(yīng)變的比值。動(dòng)態(tài)應(yīng)力由公式σ(t)=σAexp(i2πft)給出；動(dòng)態(tài)應(yīng)變由公式ε(t)=εAexp[i(2πft?δ)]給出。式中σA和εA分別為交變應(yīng)力、應(yīng)變的振幅；f為頻率；δ為應(yīng)力與應(yīng)變之間的相位角；t為時(shí)間。4M?=M′+iM″（1）注5:表中包含泊松比μ的最關(guān)鍵項(xiàng)是“體積項(xiàng)”（1－2μ),對(duì)于μ為0.5～0.3時(shí)1－2μ)為0～0.4，表1中包含的由表1可看出，體積項(xiàng)（1－2μ)只能由已知的體積模量K或單軸應(yīng)變模量L，以及E或G的可信度來估計(jì)。這是因?yàn)樽?：迄今為止，沒有測量動(dòng)態(tài)機(jī)械體積模量K的方法，并且僅有少數(shù)文獻(xiàn)提到了與測量K(t)的松弛試驗(yàn)相關(guān)的結(jié)注7：單軸應(yīng)變模量L是根據(jù)一個(gè)具有高靜水壓力分量的載荷而來。因此L值補(bǔ)償了K值的損失，并且基于模量組合（G，L）和（E，L）可以估出足夠準(zhǔn)確的“體積項(xiàng)”1－2μ的值。由于G是基于無靜水壓力分量的載荷，故更常使用模注8：對(duì)于復(fù)數(shù)模量，表1中給出的關(guān)系和其數(shù)值同樣是適用的注9：GB/T33061的其它部分給出的計(jì)算模量的大部分關(guān)系一定范端效應(yīng)”等影響，并且其它部分也有所簡化。因此，使用表1中的關(guān)系經(jīng)常要求做附加校準(zhǔn)，這在本文中已給出。（見注10：對(duì)于線性黏彈行為，復(fù)數(shù)柔量C?為復(fù)數(shù)模量M?的倒數(shù)，即M?=(C?)?1（2）其應(yīng)力σ與應(yīng)變?chǔ)胖g的相位移動(dòng)δ?2πf(σA相位角δ和復(fù)數(shù)模量M?的模|M|。和εA分別為各自的振幅，f為頻率）G與μE與μK與μE與KG?K E3K1G5G與μE與μK與μE與K1－2μ=bG=EE3?E?3KE=K＝cEG3單軸應(yīng)變或縱向模量L= E(1?μ)K(1+E?3K)1?E?9KM′注2：儲(chǔ)能模量M′見圖1b）。Gto′扭轉(zhuǎn)儲(chǔ)能模量，K′體積儲(chǔ)能模量，Lc′單軸應(yīng)變模量和Lw′縱波儲(chǔ)能模量。M″注2：損耗模量M″見圖1b）。復(fù)數(shù)模量的模magnitudeofthecomple|M|2=(M′)2+(M″)2=(σA?εA)2注2：儲(chǔ)能模量M′、損耗模量M″、相位角δ和復(fù)數(shù)模數(shù)|M|之間的相互關(guān)系見圖1b），同儲(chǔ)能模量式規(guī)定在表3中，如|Et|為拉伸復(fù)數(shù)模量的值。6δ注2：相位角δ見圖1。），tanδ注1：損耗因子tanδ為無量綱的量。注2：通常作為黏彈系統(tǒng)阻尼的度量，同儲(chǔ)能模量一樣（見3.2其形變模式如表黏彈性材料在正弦振動(dòng)作用下，應(yīng)力表示為應(yīng)變的函數(shù)。7黏彈系統(tǒng)經(jīng)過自由衰減振動(dòng)，形變或形變速率x(t)隨時(shí)間變化，由下式給出x(t)=x0exp(?βt)×sin2πfdt（6）x0——循環(huán)振幅包絡(luò)線在零時(shí)刻的值；fd——阻尼系統(tǒng)的頻率；xq——第q周期的振幅；x0和β——定義周期振幅指數(shù)衰減的包絡(luò)線—見公式3.8。β測定自由阻尼振動(dòng)隨時(shí)間衰減的系數(shù)，如形變或形變速率的振幅xq隨時(shí)間的變化。ΛΛ=ln(xq?xq+1)（7）式中xq和xq+1是同一方向上形變或形變速率的兩個(gè)相鄰振幅。注2：用于計(jì)算對(duì)數(shù)衰減率Λ的連續(xù)振幅見圖8注4：術(shù)語中的衰減常數(shù)β、頻率fd、對(duì)數(shù)衰減率Λ的關(guān)系如下式所示Λ=β/fd（8）tanδ≈Λ/π（9）注6：自由衰減阻尼振動(dòng)特別適用于分析試驗(yàn)條件下材料阻），（恒定載荷振幅時(shí)形變速率振幅RA與頻率f的關(guān)系，對(duì)數(shù)頻率刻度）fri注3：對(duì)于黏彈材料，由位移振幅得到的共振頻率與由位移速率得到的共振頻率略共振峰寬度（用半寬頻率表示）widthΔfi9在第i階共振峰中頻率f1和f2之差，這里共振曲線中f1和f2的高度RA?與第i階共振峰高RAMi的關(guān)系如RA?=2?1?2RAM=0.707RAM注1：Δfi用赫茲表示（Hz）。注2：用于計(jì)算共振峰寬度Δfi的數(shù)據(jù)見圖4。注3：共振峰寬度與損耗因子tanδ的關(guān)系由下式給出tanδ=Δfi?fri（11）注4：若在Δfi的頻率范圍內(nèi)，損耗因子變化不明顯ⅠⅡⅢⅣa恒定b無EtEfGsKLcLw量Ⅳ件EfⅢEfⅠ無-3～100ⅠEtⅠⅠLcⅠ-EfⅠ--3～10量EfⅡ-標(biāo)引序號(hào)說明：1－夾具，軸或支撐物；2－試樣；3－EtEfKLcLwⅠⅡⅢⅣ5.2機(jī)械、電子和記錄系統(tǒng)5.3溫控箱試驗(yàn)、夾具和支撐物被封閉在一個(gè)溫控箱內(nèi)，箱內(nèi)有空氣或適當(dāng)?shù)亩栊栽囼?yàn)用箱應(yīng)滿足試驗(yàn)材料在測試條件下有一個(gè)足夠的溫度變化范圍（如-100℃~300℃),箱體宜箱內(nèi)溫度應(yīng)均勻，沿試樣長度方向控制在±1℃內(nèi)，測量時(shí)接近試樣長度。如果使用恒溫程序（見9.5），試驗(yàn)期間溫度需恒定在±1℃內(nèi)；當(dāng)使用恒定速率升溫（或降溫）時(shí)），5.5溫度測量裝置測量試樣周圍空氣溫度的裝置應(yīng)精確到±0.5℃。推薦使用有低慣性傳感器的5.6測量試樣尺寸的儀器用于測量試樣長、寬、高的儀器（見GB/T6672）的測量精度應(yīng)達(dá)到±0.5％或±0.05mm（以較小本方法可采用原料或制品作為試樣，但應(yīng)根據(jù)相關(guān)材料規(guī)范制備試樣?？梢詮膲核芷腫見GB/T試樣應(yīng)根據(jù)材料相關(guān)規(guī)定進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)。如果缺乏這方面信息，從GB/T2918中選擇最接近的狀態(tài)條件，除非由關(guān)方面協(xié)商。9.1試驗(yàn)環(huán)境9.2試樣橫截面的測量試驗(yàn)前測量每個(gè)試樣的厚度、寬度，精確到±0.5％或±0.05mm（以溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的試驗(yàn)應(yīng)確保溫度步階增加或溫度變化速率很慢以便使整個(gè)試樣完全達(dá)到溫度平θα?xí)r其隨時(shí)間的變化。溫度θα為α松弛范圍的中心點(diǎn)。α松弛是最高溫度的力學(xué)弛豫，并且對(duì)于非晶聚9.6變換動(dòng)態(tài)-應(yīng)變振幅試驗(yàn)應(yīng)變值升至高應(yīng)變值。這類測試應(yīng)在低頻率下進(jìn)行，推薦頻率為1Hz材料性能在載荷作用下會(huì)隨著時(shí)間而發(fā)生變化。溫升會(huì)隨著材料的損耗模量、動(dòng)態(tài)應(yīng)Ef″（Ⅲ）——使用共振曲線測定的彎曲損耗模量。b)填寫完整關(guān)于試驗(yàn)材料的所有必需的細(xì)節(jié)，包括型號(hào)、來源、制造商信息、形態(tài)、c)對(duì)于片狀試樣，試樣的厚度和能體現(xiàn)其特）；j)試驗(yàn)所用儀器的相關(guān)信息；k)試驗(yàn)的溫度程序，包括初始溫度和最終溫度以及溫度線性變化速率，或者溫度步n)若可能，如第10章規(guī)定，在單一頻率下做儲(chǔ)能模A.1如果一個(gè)機(jī)械惰性的黏彈系統(tǒng)受到一個(gè)變頻且恒定振幅的振動(dòng)力作用，它顯示出單一或多階共振A.2在振動(dòng)試驗(yàn)中，常用形變振幅DA—頻率f曲線來表示系統(tǒng)的共振行為，A.2.1至A.2.4中給出了這種共振振幅DA(f)的特征。而在高頻率下趨于極限斜率-2（-40dB/decade見圖A.1）。f——頻率；fRD——形變峰值頻率；2——形變速率振幅RA—頻率f曲線；frD——形變速率峰值頻率；注：該圖為一階振動(dòng)的形變振幅和形變速率振幅雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖，假設(shè)損耗因子tanδ為0.6。A.2.2峰振幅DAM下的共振頻率fRD不同于固有頻率fn（無阻尼相同系統(tǒng)下），然而fn是決定復(fù)數(shù)模量的儲(chǔ)能模量M′的最終參量，只能根據(jù)DA(f)曲線近似計(jì)算M′。A.2.3第i階振動(dòng)的振幅為DAMi，它在一系列振動(dòng)中的變化是迅速減小的趨勢，近似與(fRi)?2成比例。）；fn1——第一階振動(dòng)的固有頻率；a——斜率為-2。A.2.4DA(f)共振曲線的頻率寬度Δf（見3.13）僅能根據(jù)損耗因子tanδ近似估算。表A.1――包含形變共振的DA(f)和形變速率共振的RA(f)的公式形變振幅DA(f)形變速率振幅RA(f)f?fn中Δffn=frR峰寬Δf2和Δf2，其中α是相關(guān)減量（衰減）a×(1?tan2δ)1?2Δf?fn=tanδ(α2?1)1?2形變振幅DA(f)形變速率振幅RA(f)a.α的推薦值是√2(≈3dB）,例如(α?1)1?2=1，這種情況下Δf通常指半寬A.3共振曲線也常以形變速率振幅RA(f)圖來表示，與上述DA(f)圖相比，這種圖表現(xiàn)出許多優(yōu)點(diǎn)，在和高頻率下斜率分別接近＋1和－1(±20dBA.3.2峰振幅處RAM（下）的共振頻率frR與固有頻率fn相一致，給出了相關(guān)于復(fù)數(shù)模量的儲(chǔ)能部分M′a——斜率為-1。RA——形變速率振幅；fn1——第一階振動(dòng)的固有頻率。A.3.4頻率寬度Δf和損耗因子tanδ之間簡單明確的關(guān)系（見表A.1和3.13）。A.4對(duì)大多數(shù)設(shè)備來說，可通過振動(dòng)傳感器來記錄形變速率振幅（帶有載頻系統(tǒng)的設(shè)備，可測量形變非線性行為圖B.1為自由衰減振幅xq—時(shí)間t的半對(duì)數(shù)圖。這張圖呈現(xiàn)了較好的線性阻尼性能xq——自由衰減振幅；）；3——設(shè)備移動(dòng)部件和固定部件間存在摩擦力圖B.1自由衰減振幅xq—時(shí)間t曲線[1]ISO472,Plastics-Vocabulary[2]ISO293,Plastics-Compressionmouldingoftestspecimensofthermoplasticmaterials[3]ISO294(allparts),Plastics-Injectionmouldingoftestspecimensofthermoplasticmaterials[4]ISO295,Plastics-Compressionmouldingoftestspecimensofthermosettingmaterials[5]ISO1268(allparts),Fibre-reinforcedplastics-Methodsofproducingtestplates[6]ISO2818,Plastics-Preparationoftestspecimensby