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)拉伸負荷，使其破壞。通過測定試樣的屈服力破壞力和材料標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：試樣在計量標距范圍內(nèi)，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(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，標線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(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，應(yīng)變值作為橫坐標。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)境按國家標準規(guī)定。

②在試樣中間平行部分做標線，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，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記錄屈服時負荷，或斷裂負荷及標距間伸長。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到規(guī)定的如25%的數(shù)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(yīng)力。

σ=P/F

式中：σ-壓縮應(yīng)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。