1、塑料彎曲性能試驗(yàn)2008-1-23 10:44:19 來源： 1.概述      彎曲試驗(yàn)主要用來檢驗(yàn)材料在經(jīng)受彎曲負(fù)荷作用時(shí)的性能，生產(chǎn)中常用彎曲試驗(yàn)來評定材料的彎曲強(qiáng)度和塑性變形的大小，是質(zhì)量控制和應(yīng)用設(shè)計(jì)的重要參考指標(biāo)。彎曲試驗(yàn)采用簡支梁法，把試樣支撐成橫梁，使其在跨度中心以恒定速度彎曲，直到試樣斷裂或變形達(dá)到預(yù)定值，以測定其彎曲性能。 2.試驗(yàn)原理      彎曲試驗(yàn)在塑料彎曲性能試驗(yàn)方法（GB/T 9341-2000）中使用的是三點(diǎn)式彎曲試驗(yàn)。三點(diǎn)式彎曲試驗(yàn)是將橫截面為矩形的

2、試樣跨于兩個(gè)支座上，通過一個(gè)加載壓頭對試樣施加載荷，壓頭著力點(diǎn)與兩支點(diǎn)間的距離相等。在彎曲載荷的作用下，試樣將產(chǎn)生彎曲變形。變形后試樣跨度中心的頂面或底面偏離原始位置的距離稱為撓度，單位mm。試樣隨載荷增加其撓度也增加。彎曲強(qiáng)度是試樣在彎曲過程中承受的最大彎曲應(yīng)力，單位MPa。彎曲應(yīng)變是試樣跨度中心外表面上單元長度的微量變化，用無量綱的比或百分?jǐn)?shù)（%）表示。3.試驗(yàn)方法      3.1試驗(yàn)應(yīng)在受試材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的環(huán)境中進(jìn)行，若無類似標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)從GB/T2918中選擇最合適的環(huán)境進(jìn)行試驗(yàn)。另有商定的，如高溫或低溫試驗(yàn)除外。  

3、    3.2測量試樣中部 的寬度b，精確到0.1mm;  厚度h，精確到0.01mm，計(jì)算一組試樣厚度的平均值h。剔除厚度超過平均厚度允差±0.5%的試樣，并用隨機(jī)選取的試樣來代替。調(diào)節(jié)跨度L，使L=（16±1）h ，并測量調(diào)節(jié)好的跨度，精確到0.5%。      除下列情況外都用上式計(jì)算：      3.2.1對于較厚且單向纖維增強(qiáng)的試樣，為避免剪切時(shí)分層，在計(jì)算兩撐點(diǎn)間距離時(shí)，可用較大L/h比。   

4、   3.2.2對于較薄的的試樣，為適應(yīng)試驗(yàn)設(shè)備的能力，在計(jì)算跨度時(shí)應(yīng)用較小的L/h比。c、對于軟性的熱塑性塑料，為防止支座嵌入試樣，可用較大的L/h比。      3.3.3試驗(yàn)速度使應(yīng)變速率盡可能接近1%/min，這一試驗(yàn)速度使每分鐘產(chǎn)生的撓度近似為試樣厚度值的0.4倍，推薦試樣的試驗(yàn)速度為2mm/min。           試樣應(yīng)對稱地放在兩個(gè)支座上，并于跨度中心施加力，如圖所示：4.結(jié)果計(jì)算和表示 

5、0;    4.1彎曲應(yīng)力是試樣跨度中心外表面的正應(yīng)力，按式（1）計(jì)算，單位MPa。                          f=3FL/2bh2             

6、0;            (1)      式中：F施加的力，N；L跨度，mm；b試樣寬度，mm； h試樣厚度，mm。      4.2彎曲模量的測量，先根據(jù)給定的彎曲應(yīng)變f1=0.0005和f2=0.0025，按式（2）計(jì)算相應(yīng)的撓度s1和s2：            

7、60;              si=fiL2/6h（i=1，2）                 (2)      式中：si單個(gè)撓度，mm；fi相應(yīng)的彎曲應(yīng)變，即上述的f1和f2值；L跨度，mm；h試樣厚度，mm。   &#

8、160;  4.3彎曲彈性模量或彎曲模量Ef，單位MPa，根據(jù)式（3）計(jì)算：                           Ef=（f2-f1）/ (f2)-( f1)          (3)   &#

9、160;  式中：f1=0.0005，f2=0.0025， f1撓度為s1時(shí)的彎曲應(yīng)力, MPa; f2撓度為s2時(shí)的彎曲應(yīng)力，MPa。5.試驗(yàn)影響因素：      5.1試樣尺寸      橫梁抵抗彎曲形變的能力與跨度和橫截面積有很大關(guān)系，尤其是厚度對撓度影響更大。同理，彎曲試驗(yàn)如果跨度相同但試樣的橫截面積不同，則結(jié)果是有差別的。所以標(biāo)準(zhǔn)方法中特別強(qiáng)調(diào)（規(guī)定）了試樣跨度比，厚度和試驗(yàn)速度等幾方面的關(guān)系，目的是使不同厚度的試樣外部纖維形變速率相同或相近，從而使各種厚度之間的結(jié)果有一定可

10、比性。在塑料彎曲性能試驗(yàn)方法（GB/T 9341-2000）中規(guī)定了跨度L，使其符合式(4)：                     L=（16±1）h              (4)      同時(shí)規(guī)定若

11、選用推薦試樣，則尺寸為：長度l=80±2；寬度b=10.0±0.2；厚度h=4.0±0.2。當(dāng)不可能或不希望采用推薦試樣時(shí)，須符合下面的要求：      試樣長度和厚度之比應(yīng)與推薦試樣相同，如式（5）所示：                      l/h=20±1   

12、;         (5)      試樣寬度應(yīng)采用表1給出的規(guī)定值。表1      與厚度相關(guān)的寬度值b               mm 公稱厚度hb±0.51)熱塑性模塑和擠塑料以及熱固性板材織物和長纖維增強(qiáng)的塑料1h=325.015.03h=510.015.05

13、h=1015.015.010h=2020.030.020h=3535.050.035h=5050.080.01)含有粗粒填料的材料,其最小寬度應(yīng)在2050 mm 之間5.2試樣的機(jī)械加對結(jié)果有影響。      有必要時(shí)盡量采用單面加工的方法來制作。試驗(yàn)時(shí)加工面對著加載壓頭，使未加工面受拉伸，加工面受壓縮。      5.3加載壓頭圓弧半徑和支座圓弧半徑      加載壓頭圓弧半徑是為了防止剪切力和對試樣產(chǎn)生明顯壓痕而設(shè)定的。一般只要不是過大或過小

14、，對結(jié)果影響較小。但支座圓弧半徑的大小，要保證支座與試樣接觸為一條線（較窄的面）。如果表面接觸過寬，則不能保證試樣跨度的準(zhǔn)確。      5.4 應(yīng)變速度      試樣受力彎曲變形時(shí)，橫截面上部邊緣處有最大的壓縮變形，下部邊緣處有最大的拉伸變形。所謂應(yīng)變速率是指在單位時(shí)間內(nèi)，上下層相對形變的改變量，以每分鐘形變百分率表示，試驗(yàn)中可控制加載速度來控制應(yīng)變速度。隨著應(yīng)變速率和加載速度的增加，彎曲強(qiáng)度也增加，為了消除其影響，在試驗(yàn)方法中對試驗(yàn)速度作出統(tǒng)一的規(guī)定，如GB/T 9341-2000規(guī)定了從

15、表2中選一速度值,使應(yīng)變速率盡可能接近1%/ min，這一試驗(yàn)速度使每分鐘產(chǎn)生的撓度近似為試樣厚度值的0.4倍，例如符合推薦試樣的試驗(yàn)速度為2mm/min。一般說來應(yīng)變速率較低時(shí)，其彎曲強(qiáng)度偏低。 表2  試驗(yàn)速度推薦值速度，mm/min允差，%11）±202±205±2010±2020±1050±10100±10200±10500±101）厚度在1 mm至3.5 mm之間的試樣,用最低速度      試驗(yàn)速度一般都比較低，這是因?yàn)樗芰?/p>

16、在常溫下均屬粘彈性材料，只有在較慢的試驗(yàn)速度下，才能使試樣在外力作用下近似地反映其松弛性能和試樣材料自身存在不均勻或其他缺陷的客觀真實(shí)性。      5.5試驗(yàn)跨度        彎曲試驗(yàn)大多采用“三點(diǎn)式”方式進(jìn)行。這種方式在受力過程中，除受彎矩作用外，還受剪力的作用。故采用“三點(diǎn)式”方式進(jìn)行測試，對于反映塑料材料的真實(shí)性能是存在一定問題的。因此，國內(nèi)外有人提出采用“四點(diǎn)式”方式進(jìn)行測試。目前進(jìn)行工作較多的還是采用“三點(diǎn)式”方式，用合理的選擇跨度和試樣厚度比(L/h)來達(dá)到消除剪力影響的目的。      試樣跨度與厚度比目前基本上有兩種情況，一種是L/h=10；另一種是L/h=16。從理論上講，最大正應(yīng)力與最大剪應(yīng)力的關(guān)系是max/max=1/2（L/h），由此可以看到隨著跨度比的增大，剪應(yīng)力應(yīng)減小。從式中看出，L/h愈大，剪力所占的比愈小，當(dāng)L/h=104時(shí)，其剪力分配為512.5。可見剪力效應(yīng)對試樣彎曲強(qiáng)度的影響是隨著試樣所采用跨度與試樣厚度比值的增大而減小的。但是，跨度太大則撓度也增大，且試樣兩個(gè)支承點(diǎn)的滑移也影響試驗(yàn)結(jié)果。      5.6