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大拉伸應力稱(chēng)為拉伸強度。

實(shí)驗原理：拉伸實(shí)驗是對材料沿縱軸方向施加靜態(tài)拉伸負荷，使其破壞。通過(guò)測定試樣的屈服力破壞力和材料標距間的伸長(cháng)來(lái)求得材料的屈服強度、拉伸強度和伸長(cháng)率。

基本定義：

拉伸應力：試樣在計量標距范圍內，單位初始橫截面上承受的拉伸負荷。

拉伸強度：在拉伸試驗中試樣直到斷裂為止，所承受的zui大拉伸應力。

拉伸斷裂應力：在拉伸應力-應變曲線(xiàn)上，斷裂時(shí)的應力。

拉伸屈服應力：在拉伸應力-應變曲線(xiàn)上，屈服點(diǎn)處的應力。

斷裂伸長(cháng)率：在拉力作用下，試樣斷裂時(shí)，標線(xiàn)間距離的增加量與初始標距之比，以百分率表示。

彈性模量：在比例極限內，材料所受應力與產(chǎn)生響應的應變之比。

應力-應變曲線(xiàn)

由應力-應變的相應值彼此對應的繪成曲線(xiàn)，通常以應力值作為縱坐標，應變值作為橫坐標。應力-應變曲線(xiàn)一般分為兩個(gè)部分：彈性變形區和塑性變形區，在彈性變形區，材料發(fā)生可*恢復的彈性變形，應力和應變呈正比例關(guān)系。曲線(xiàn)中直線(xiàn)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，應力和應變增加不在呈正比關(guān)系，zui后出現斷裂。

常用拉伸試樣形狀

高聚物的應力-應變曲線(xiàn)

實(shí)驗步驟：

①試樣的狀態(tài)調節和試驗環(huán)境按國家標準規定。

②在試樣中間平行部分做標線(xiàn)，示明標距。

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(diǎn)，取算術(shù)平均值。

④夾具夾持試樣時(shí)，要使試樣縱軸與上下夾具中心連線(xiàn)重合，且松緊適宜。

⑤選定試驗速度，進(jìn)行試驗。

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

實(shí)驗影響因素

(1)成型條件：由試樣自身的微觀(guān)缺陷和微觀(guān)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，其應力松弛過(guò)程與變形速率緊密相關(guān)，需要一個(gè)時(shí)間過(guò)程

(4)預處理：材料在加工過(guò)程中，由于加熱和冷卻的時(shí)間和速度不同，易產(chǎn)生局部應力集中，經(jīng)過(guò)在一定溫度下的熱處理或稱(chēng)退火處理，可以消除內應力，提高強度

(5)材料性質(zhì)：結晶度、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(shí)的zui大壓縮載荷除以試樣的橫截面積，稱(chēng)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(guò)壓縮試驗可以作出壓縮曲線(xiàn)。

實(shí)驗原理：

壓縮是實(shí)驗室常見(jiàn)的一種力學(xué)試驗，是把試樣置于萬(wàn)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(gè)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到規定的如25%的數值為止。施加的負荷由試驗機上直接讀得，并按下式計算其壓縮應力。

σ=P/F

式中：σ-壓縮應力，MPa；P-壓縮負荷，N；F-試樣原始橫截面積，mm2。

試樣在壓縮負荷作用下高度的該變量稱(chēng)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(guò)程中任何時(shí)刻試樣的高度，mm。

ε=ΔH/ H0

式中：ε-試樣壓縮應變；ΔH-試樣的壓縮形變，mm；H0-試樣原始高度，mm；H-壓縮過(guò)程中任何時(shí)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：

壓縮屈服應力：指應力-應變曲線(xiàn)上di一次出現應變增加而應力不增加的轉折點(diǎn)（屈服點(diǎn)）對應的應力，以MPa表示。

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

定應變壓縮應力：指規定應變時(shí)的壓縮應力，即與應變?yōu)?5%時(shí)對應的應力值，以MPa表示。

壓縮模量：指在應力-應變曲線(xiàn)的線(xiàn)性范圍內，壓縮應力與壓縮應變的比值，以MPa表示，取應力-應變曲線(xiàn)上兩點(diǎn)的應力差與對應的應變之比。

影響因素：

(1)試樣的細長(cháng)比:（試樣高度與試樣截面的zui小回轉半徑之比）是zui大的影響因素。由于試樣受壓時(shí)，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(shí)驗速度:一般來(lái)講，隨著(zhù)實(shí)驗速度的增加，壓縮強度與壓縮應變值均有所增加。實(shí)驗速度在1-5mm/min時(shí)變化較小。壓縮試驗的同一試樣必須在同一實(shí)驗速度下進(jìn)行，并且選用較低的實(shí)驗速度。