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塑料橡膠常規(guī)力學(xué)性能測試實(shí)驗(yàn)
2012-2-9 來源： 作者：
第二章 塑料橡膠常規(guī)力學(xué)性能測試實(shí)驗(yàn)
材料在外力作用下所表現(xiàn)的力學(xué)行為稱為材料的力學(xué)性能。材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的在于通過測定材料的強(qiáng)度和剛度等基本性能，得到生產(chǎn)質(zhì)量的控制和質(zhì)量驗(yàn)收的依據(jù)，同時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果還可作為材料應(yīng)用中使用性能指標(biāo)和工程設(shè)計(jì)的基本數(shù)據(jù)。高分子材料的使用總是要求具有必要的力學(xué)性能，而且對大部分應(yīng)用來說，力學(xué)性能比其它物理性能顯得更為重要。
高分子材料具有所有已知材料中可變范圍最寬的力學(xué)性能，這種性能上的多樣性為高分子材料在不同領(lǐng)域的應(yīng)用提供了廣泛的選擇余地。然而，與其它材料相比，高分子材料結(jié)構(gòu)的多分散性、粘彈行為以及松弛特性，使得高聚物對機(jī)械應(yīng)力的反映性相差較大。實(shí)驗(yàn)表明影響高分子材料力學(xué)性能測試結(jié)果的因素很多，內(nèi)在因素有：材料本身化學(xué)組分，分子量及其分布，結(jié)構(gòu)的規(guī)整性，取向及結(jié)晶程度，增塑和填充以及內(nèi)部存在各種缺陷的多少等。外部因素如：測試溫度、濕度、外力施加的頻率以及試樣的形狀尺寸和加工質(zhì)量等。塑料橡膠常規(guī)力學(xué)性能包括塑料拉伸、壓縮、彎曲、沖擊、剪切性能，橡膠的拉伸、撕裂性能等，為了使測試結(jié)果真實(shí)反應(yīng)性能本質(zhì)，且測試數(shù)據(jù)具有較好的重復(fù)可比性，要求測試方法的技術(shù)條件和操作步驟統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化、儀器設(shè)備定型化。因此，這些性能的測試都有相應(yīng)的國家或部頒標(biāo)準(zhǔn)。此外，國家標(biāo)準(zhǔn)還對塑料橡膠力學(xué)性能測試的方法制定了總則，提出了塑料橡膠力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)中對試樣、測試環(huán)境的要求。其內(nèi)容如下：
1、 試樣制備
⑴ 薄膜試樣：用鋒利的刀片裁切或者用所需形狀的沖切刀沖切。
⑵ 軟板、片試樣：用鋒利的切樣刀在襯墊物上沖切。襯墊物的硬度為70~95（邵氏A）。
⑶ 模塑試樣：按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議模塑。
⑷ 硬質(zhì)板材試樣：用機(jī)械加工法加工。加工時(shí)不應(yīng)使試樣受到過分的沖擊、擠壓和受熱。加工面應(yīng)光潔。
⑸ 各向異性的材料應(yīng)沿縱橫方向分別取樣。
2、 試樣外觀檢查
試樣表面應(yīng)平整、無氣泡、裂紋、分層、明顯雜質(zhì)和加工缺陷。
3、 實(shí)驗(yàn)環(huán)境
溫度：熱塑性塑料為25±2℃；
熱固性塑料為25±5℃。
濕度：相對濕度為65±5%
4、 試樣預(yù)處理
將試樣放置在第3條規(guī)定的環(huán)境中，使其表面盡可能暴露在環(huán)境里，不同厚度（ｄ）
的試樣其處理時(shí)間如下：
d≤0.25的試樣不少于4個(gè)小時(shí)；
0.25＜d＜2的試樣不少于8小時(shí)；
d≥2的試樣不少于16小時(shí)。
5、 材料實(shí)驗(yàn)機(jī)定期經(jīng)國家計(jì)量部門鑒定。
6、 實(shí)驗(yàn)的負(fù)荷值應(yīng)選在每級表盤滿量程的10%～90%，不得小于實(shí)驗(yàn)機(jī)最大負(fù)荷的４%，指示值誤差應(yīng)在±1%以內(nèi)。
7、 實(shí)驗(yàn)若有特殊要求時(shí)，可按產(chǎn)品規(guī)定進(jìn)行。
在測試塑料各種力學(xué)性能時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵循上述規(guī)定，使各種影響因素所造成的實(shí)驗(yàn)誤差趨于最小。
實(shí)驗(yàn)八 塑料拉伸強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)
（Tensile Strength Test of Plastics）
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/b>
1、 明確塑料拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率及拉伸彈性模量的物理意義。
2、 了解不同塑料拉伸實(shí)驗(yàn)的條件以及影響塑料拉伸性能的因素。
3、 掌握拉伸實(shí)驗(yàn)的基本操作，按GB/T 1040－92測定硬質(zhì)PVC的拉伸強(qiáng)度、
斷裂伸長率。
二、實(shí)驗(yàn)原理
拉伸實(shí)驗(yàn)是最基本、用途最廣泛的一種材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)。其基本過程是在拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)上對試樣施加載荷直至斷裂，由此來測量試樣所能承受的最大載荷及相應(yīng)的形變。通過拉伸實(shí)驗(yàn)可得到材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率以及拉伸彈性模量。
拉伸強(qiáng)度（tensile strenth）：在實(shí)驗(yàn)過程中，試樣的有效部分原始橫截面單位
面積所承受最大負(fù)荷。
斷裂伸長率（elongation at break）：由拉伸負(fù)荷使試樣有效部分標(biāo)線間距離的增量與原始標(biāo)距之比的百分率。
應(yīng)力－應(yīng)變曲線(tensile stress-strain curve)：以拉伸應(yīng)力為縱坐標(biāo)所得到的拉伸特性曲線稱為應(yīng)力－應(yīng)變曲線。它往往是通過拉力機(jī)在一定的拉伸速度下自動記錄拉伸負(fù)荷－形變曲線，經(jīng)變換而得。
影響拉伸實(shí)驗(yàn)的因素主要有以下幾方面：
1、 試樣材料的組成如化學(xué)成分、交聯(lián)、增塑、結(jié)晶、取向及分子量分布等。
2、 試樣尺寸如寬度、厚度等。通常試樣尺寸大，其表面積大，氣泡、雜質(zhì)及局
部應(yīng)力集中等缺陷存在的幾率就高，強(qiáng)度相對低。
3、 拉伸速度的大小直接影響材料分子的變形過程。拉伸速度大，材料分子來不
及變形，則導(dǎo)致材料向脆而硬發(fā)展，通常造成拉伸強(qiáng)度、模量提高，斷裂伸長率降低。
4、 環(huán)境溫度和濕度提高，一般使材料強(qiáng)度、模量減小，延伸率增大。升高溫度
和降低拉伸速度在一定程度上是等效的，增加濕度與增塑在一定程度上是等效的，但不同材料對各因素的依賴程度有所不同。
5、 試樣在加工中易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，實(shí)驗(yàn)前對材料進(jìn)行預(yù)處理可消除局部應(yīng)力集中，
從而對材料拉伸性能測試結(jié)果有一定影響。
三、實(shí)驗(yàn)條件
1、試樣
⑴材料：硬質(zhì)聚氯乙烯板材、高壓聚乙烯薄膜或其它塑料
⑵ 試樣類型和尺寸：
Ⅰ型試樣見圖2-1
圖2-1Ⅰ型試樣
Ⅰ型試樣的尺寸見表2-1
表2-1Ⅰ型試樣的尺寸
|
符號
|
名稱
|
尺寸
|
公差
|
|
符號
|
名稱
|
尺寸
|
公差
|
|
L
|
總長（最�。�
|
150
|
—
|
|
W
|
端部寬度
|
20
|
±0.2
|
|
H
|
夾具間距離
|
115
|
±5.0
|
|
d
|
厚度
|
4
|
—
|
|
C
|
中間平行部分長度
|
60
|
±0.5
|
|
b
|
中間平行部分寬度
|
10
|
±0.2
|
|
G
|
標(biāo)距或有效部分
|
50
|
±0.5
|
|
R
|
半徑（最�。�
|
60
|
—
|
Ⅱ型試樣見圖2-2
圖2-2 Ⅱ型式試樣
Ⅱ型試樣的尺寸見表2-2
表2-2 Ⅱ型試樣的尺寸
|
符號
|
名稱
|
尺寸
|
公差
|
|
符號
|
名稱
|
尺寸
|
公差
|
|
L
|
總長（最小）
|
115
|
—
|
|
d
|
厚度
|
2
|
—
|
|
H
|
夾具間距離
|
80
|
±5
|
|
b
|
中間平行部分寬度
|
6
|
±0.4
|
|
C
|
中間平行部分長度
|
33
|
±2
|
|
R0
|
小半徑
|
14
|
±1
|
|
G
|
標(biāo)距或有效部分
|
25
|
±1
|
|
R1
|
大半徑
|
25
|
±2
|
|
W
|
端部寬度
|
25
|
±1
|
|
|
|
|
|
Ⅲ型試樣見圖2-3
圖2-3 Ⅲ型試樣
Ⅲ型試樣的尺寸見表2-3
表2-3 Ⅲ型試樣的尺寸
|
符號
|
名稱
|
尺寸
|
|
符號
|
名稱
|
尺寸
|
公差
|
|
符號
|
名稱
|
尺寸
|
|
L
|
總長
|
110
|
|
d1
|
端部寬度
|
6.5
|
±0.2
|
|
R0
|
端部半徑
|
6.5
|
|
C
|
中間平行部分長度
|
9.5
|
|
W
|
端部寬度
|
45
|
—
|
|
R1
|
表面半徑
|
75
|
|
d0
|
中間平行部分厚度
|
3.2
|
|
b
|
中間平行部分寬度
|
25，
|
±0.2
|
|
R2
|
側(cè)面半徑
|
75
|
Ⅳ型試樣見圖2-4
圖2-4 Ⅳ型試樣
Ⅳ型試樣的尺寸見表2-4
表2-4 Ⅳ型試樣的尺寸
|
符號
|
名稱
|
尺寸
|
公差
|
|
符號
|
名稱
|
尺寸
|
公差
|
|
L
|
總長（最小）
|
250
|
—
|
|
L1
|
加強(qiáng)片間長度
|
150
|
±5
|
|
H
|
夾具間距離
|
170
|
±5
|
|
d0
|
厚度
|
2~10
|
-
|
|
G0
|
標(biāo)距（或有效部分）
|
100
|
±0.5
|
|
d1
|
加強(qiáng)片厚度
|
3-10
|
-
|
|
W①
|
寬度
|
25或50
|
±0.5
|
|
θ②
|
加強(qiáng)片角度
|
5°-30°
|
-
|
|
L2
|
加強(qiáng)片最小長度
|
50
|
—
|
|
d2③
|
加強(qiáng)片
|
-
|
|
注：①紗布增強(qiáng)的熱固性塑料板試樣寬度采用50mm；②玻璃纖維增強(qiáng)的熱固性塑料板試樣寬度采用２5mm；③除有爭議外對玻璃纖維增強(qiáng)材料可省去加強(qiáng)片。
⑵試樣選擇及速度
①試樣選擇見表2-5
表2-5試樣選擇
|
試樣材料
|
試樣類型
|
試樣制備方法
|
試樣最佳厚度
|
實(shí)驗(yàn)速度
|
|
硬質(zhì)熱塑性塑料
熱塑性增強(qiáng)塑料
|
Ⅰ型
|
注塑成型
壓制成型
|
4
|
B、C、D、E、F
|
|
硬質(zhì)熱塑性塑料板熱固性塑料板（包括層壓板）
|
機(jī)械加工
|
4
|
A、B、C、D、E、F、G
|
|
|
軟質(zhì)熱塑性塑料
軟質(zhì)熱塑性塑料板
|
Ⅱ型
|
注塑成型
壓制成型
板材機(jī)械加工
板材沖切加工
|
2
|
F、G、H、I
|
|
熱固性塑料
包括經(jīng)填充和纖維增強(qiáng)的塑料
|
Ⅲ型①
|
注塑成型
壓制成型
|
-
|
C
|
|
熱固性增強(qiáng)塑料板
|
Ⅳ型
|
機(jī)械加工
|
-
|
B、C、D
|
②實(shí)驗(yàn)速度設(shè)有以下九種：
速度A 1mm/min±50%； 速度F 50mm/min±10%；
速度B 2mm/min±20%； 速度G 100mm/min±10%；
速度C 5mm/min±20%； 速度H 200mm/min±10%；
速度D 10mm/min±20%； 速度I 500mm/min±10%；
速度E 20mm/min±10%；
⑶試樣數(shù)量：每組不少于5個(gè)。
2、實(shí)驗(yàn)環(huán)境
⑴溫度：25±2℃
⑵濕度：65±5%
3、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器
⑴ 機(jī)械拉力機(jī)（LJ－1000）
⑵ 拉力實(shí)驗(yàn)夾具一套
⑶ 調(diào)溫調(diào)濕箱（CS362）
⑷ 千分尺、游標(biāo)卡尺
⑸ 實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：GH/T1040－92
四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟
1、檢查設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況及速度轉(zhuǎn)換是否正�？煽�。
2、根據(jù)材料的強(qiáng)度和試樣的種類、大小，選擇合適的砝碼的數(shù)量；
3、開啟記錄儀，調(diào)好零點(diǎn)，用標(biāo)準(zhǔn)砝碼校正力值讀數(shù)；
4、測量試樣中間平直部分的寬度和厚度，精確至0.01mm，Ⅱ型試樣中間平直部
分的寬度精確至0.05mm。每個(gè)試樣測量三點(diǎn)，取算術(shù)平均值。
5、測量伸長率時(shí)，應(yīng)在試樣平行部分作標(biāo)線，此標(biāo)線對測量結(jié)果應(yīng)無影響。
6、 調(diào)試實(shí)驗(yàn)機(jī)的速度為所要求的速度。
7、 將試樣夾持在夾具上，使試樣縱軸與上、下夾具的中心連線相重合，且松緊
要適宜。
8、 開動實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并記錄下列數(shù)值。
⑴試樣斷裂時(shí)，記錄負(fù)荷和標(biāo)距伸長； 試樣出現(xiàn)屈服，記錄屈服時(shí)的負(fù)荷；測量模量時(shí)，記錄負(fù)荷和相應(yīng)形變值。
⑵試樣斷裂在標(biāo)距之外，此試樣作廢，另取試樣補(bǔ)做。
9、 實(shí)驗(yàn)中用記錄儀記錄負(fù)荷－形變曲線。經(jīng)變換可得拉伸應(yīng)力－應(yīng)變曲線。
10、處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告并進(jìn)行相關(guān)問題的討論。
五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
1、拉伸強(qiáng)度、拉伸屈服應(yīng)力按式2-1計(jì)算：
（2-1）
式中： —拉伸強(qiáng)度或拉伸屈服應(yīng)力，Mpa；
P —最大負(fù)荷或屈服負(fù)荷，N；
b —試樣寬度，mm；
d —試樣厚度，mm。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果以每組試樣測定的算術(shù)平均值表示，取三位有效數(shù)字。
2、斷裂伸長率按式2-2計(jì)算：
（2-2）
式中： —斷裂伸長率，%；
L—試樣斷裂時(shí)標(biāo)線間距離，mm；
L0—試樣原始標(biāo)距，mm.
3、若要求計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏（S），可按式2-3計(jì)算：
（2-3）
式中：x—單個(gè)測定值；
—組測定值的算術(shù)平均值；
n—測定值的個(gè)數(shù)。
4、列表記錄與計(jì)算
⑴ 拉伸速度，走紙速度；
⑵ 試樣編號；
⑶ 試樣尺寸包括寬度、厚度、截面積和平行部分原始長度；
⑷ 斷裂最大負(fù)荷和屈服時(shí)的負(fù)荷；
⑸ 斷裂時(shí)試樣長度；
⑹ 拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度；
⑺ 斷裂伸長率。
六、問題討論
1、影響拉伸強(qiáng)度的因素有那些？如何影響？
2、由應(yīng)力—應(yīng)變曲線如何判斷材料的性能？
實(shí)驗(yàn)九 塑料懸臂梁沖擊強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)（懸臂梁法）
(Izod Impact Strength Test of plastics)
一、概述
在研究塑料的力學(xué)性能時(shí)，除采用緩慢加荷的拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切等靜力實(shí)驗(yàn)外，還常常進(jìn)行動載荷實(shí)驗(yàn)，沖擊實(shí)驗(yàn)就是常用的一種。沖擊實(shí)驗(yàn)可按物體破壞時(shí)受沖擊的方式不同分為：彎曲沖擊、拉伸沖擊、壓縮沖擊、扭轉(zhuǎn)沖擊及抗切沖擊等，其中彎曲沖擊應(yīng)用最廣。彎曲沖擊實(shí)驗(yàn)最常用的是擺錘式?jīng)_擊實(shí)驗(yàn)按被沖擊試樣夾持方式的不同其又分為簡支梁法和懸臂梁法，本實(shí)驗(yàn)即屬懸臂梁法。
一、 沖擊強(qiáng)度是度量材料在高速沖擊狀態(tài)下抵抗外力沖擊損壞的能力，它可以理解為
二、 試樣受沖擊破壞時(shí)，單位面積或單位標(biāo)樣寬度上消耗的能量。這種抵抗能力是由材料的許多性質(zhì)決定的，也受到實(shí)驗(yàn)方法、試樣形狀、實(shí)驗(yàn)環(huán)境等因素的影響，再加上試樣本身的不均勻性，應(yīng)力分布不同，所以測得的結(jié)果往往重復(fù)性較差，因此資料上記載的數(shù)值只能做參考。沖擊強(qiáng)度是材料的一個(gè)綜合性能，又是一個(gè)使用性能，在實(shí)際應(yīng)用中有很大意義，是工程材料設(shè)計(jì)中不可缺少的數(shù)據(jù)，它表明的是材料的強(qiáng)度和韌性，而不表明破裂時(shí)材料所受的應(yīng)力大小，所以它與靜力實(shí)驗(yàn)不同。懸臂梁法所得數(shù)據(jù)也與其它沖擊法所得數(shù)據(jù)之間不存在相互比較的意義。所以真正設(shè)計(jì)時(shí)，最好根據(jù)實(shí)際情況自行測量。
二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/b>
掌握用懸臂梁式?jīng)_擊實(shí)驗(yàn)機(jī)測定高分子材料的沖擊強(qiáng)度的原理、方法以及數(shù)據(jù)的
計(jì)算和處理。
三、實(shí)驗(yàn)方法
由已知能量的擺錘一次沖擊垂直固定成懸臂梁的試樣，測量試樣破壞時(shí)所吸收的
能量，以試樣沖斷時(shí)缺口處單位寬度上所消耗的能量來衡量材料的沖擊韌性。
四、儀器設(shè)備及原理
所用實(shí)驗(yàn)儀器：XJU—22J型懸臂梁沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī)。
該儀器是按IZOD沖擊方法設(shè)計(jì)的，符合國標(biāo)GB1843—80，其測量裝置原理是：
當(dāng)把擺錘從鉛錘位置旋轉(zhuǎn)到支錘軸上后，此時(shí)仰角為α，具有一定的位能，如任其自由落下，則此位能轉(zhuǎn)化成動能，而將試樣沖斷。沖斷試樣后，擺錘即以剩下的能量升到某一高度，升角為β，按能量守恒關(guān)系可寫出式2-4
（2-4）
式中：W—沖擊錘的重量，Kgf；
L—沖擊擺錘的長度，cm；
α—沖擊錘的預(yù)揚(yáng)角，°；
β—沖擊錘沖斷試樣后的升角，°；
A— 沖斷試樣所消耗的能量，Kgf·cm；
Aα、Aβ—擺錘在α—β角區(qū)段內(nèi)克服空氣阻力和摩擦阻力所消耗的能量，
Kgf·cm；
—試樣沖斷飛出時(shí)所具有的動能，Kgf·cm。
式中Aα、Aβ可忽略不計(jì)或以后作能量損失修正，式中 對非脆性
材料也可忽略不計(jì)或以后作拋擲試樣自由端所消耗的能量修正。則有式2-5
（2-5）
WL是沖擊擺錘力矩，為沖擊常數(shù)。α為沖擊前擺錘的揚(yáng)角，為160°也是已知的，因此要測出沖斷試樣后的升角β即可根據(jù)公式計(jì)算出試樣沖斷時(shí)所消耗的能量來，或根據(jù)升角把刻度盤讀數(shù)換算為沖擊消耗能，直接讀出消耗能，
XJU—22J型懸臂梁沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī)就是根據(jù)此原理設(shè)計(jì)的，刻度盤上有三種能量級刻度，用5.5J擺錘，讀0—5.5J刻度，用11J擺錘，讀0—11J刻度，用22J擺錘，讀0—22J刻度。
計(jì)算試樣沖擊強(qiáng)度的公式見式2-6
（2-6）
式中：α—沖擊強(qiáng)度，J/m；
AK—刻度盤上讀出的沖擊消耗能，J；
AX—能量損失修正值，J；
b—試樣厚度，m。
能量損失修正值的計(jì)算公式見式2—6
（2-6）
式中：A0—為空擊能量損失值，J；
βO—為空擊能量損失角，°；
β—沖斷試樣后的升角，°。
從刻度盤上讀出的沖擊消耗能A，減去能量損失修正值A(chǔ)X就是真正沖斷試樣所消耗的能量，簡稱沖斷能，缺口處單位厚度的沖斷能即為沖擊強(qiáng)度。
三、試樣
1、 試樣形狀及尺寸
試樣形狀及尺寸見圖2-5
L=63.5mm；d=12.7±0.15mm；b=4~12.7mm，R=0.25±0.025mm，C=10.16±0.05mm
圖2-5 IZOD沖擊試樣形狀及尺寸
2、 試樣要求
⑴試樣必須帶缺口。
⑵板材加工的試樣，當(dāng)板材厚度d為4~12.7mm時(shí)，板材厚度為試樣厚度，當(dāng)板
材厚度超過12.7mm時(shí)，需單面加工到12.7mm。缺口均加工在板材的側(cè)面。
⑶模塑成型的試樣，厚度d=12.7mm，缺口加工在較窄的側(cè)面上，保證缺口處試
樣的剩余寬度為10.16±0.05mm。
⑷試樣表面應(yīng)平整、無氣泡、裂紋分層、明顯雜質(zhì)和加工損傷等缺陷。
⑸對于各向異性的板材，需從板材的縱橫兩個(gè)方向各取一組試樣，每組試樣不少
于5個(gè)。
四、實(shí)驗(yàn)步驟
2、 制取試樣：板材在萬能制樣機(jī)上按試樣尺寸要求加工并打缺口，用量具測量
各部尺寸。檢查外觀。符合要求時(shí)，記錄缺口處試樣厚度和寬度，讀數(shù)精確到0.05毫米。模塑試條若無缺口，也需在萬能制樣機(jī)上開缺口。
3、 選擇適宜的擺錘：使試樣沖斷所需要的能量在擺錘總能量的10~80%區(qū)間內(nèi)。
4、 檢查擺錘鉛錘位置：檢查被動指針與主動指針靠緊時(shí)，指針指示位置應(yīng)與0ｏ
角度重合（用目視）。
5、 求空擊能量損失值A(chǔ)0：將擺錘置于預(yù)揚(yáng)角位置，釋放擺錘后，由被動指針讀
出擺錘空擊的能量損失值A(chǔ)0和相應(yīng)的空擊能量損失角β0 。
6、 夾持試樣：松開旋轉(zhuǎn)手輪，在右側(cè)擺錘打擊缺口的方向上用對中樣板將試樣
對中并保證垂直，用適宜的力旋轉(zhuǎn)手輪，使試樣夾緊。
7、 沖擊實(shí)驗(yàn)：將擺錘從預(yù)揚(yáng)角位置釋放，讀出試樣沖擊能量消耗指示值A(chǔ)K和升
角值β，并根據(jù)β和空擊實(shí)驗(yàn)所得A0和β0根據(jù)公式求得沖擊能量修正值A(chǔ)X。
五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及報(bào)告
1、試樣沖擊強(qiáng)度的計(jì)算公式見式2-7
（2-7）
2、求同組試樣沖擊強(qiáng)度的算術(shù)平均值 。
3、 求試樣沖擊強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差值S，見式（2-8）
（2-8）
式中：Xi—每個(gè)試樣的沖擊強(qiáng)度；
—全組試樣沖擊強(qiáng)度的算術(shù)平均值；
n—試樣個(gè)數(shù)。
4、 列表記錄并計(jì)算：
⑴ 試樣編號； ⑵ 缺口處厚度、寬度；
⑶ 空擊損失能A0和損失角β0；⑷ 沖擊消耗值A(chǔ)k；
⑸ 沖擊后升角β； ⑹ 沖擊損失值A(chǔ)x；
⑺ 沖擊強(qiáng)度。
八、問題討論
⑴ 沖擊過程中，哪些因素消耗了實(shí)驗(yàn)機(jī)擺錘的能量？
⑵ 試樣上的缺口起什么作用？
⑶ 試樣厚度變化及缺口形成方法不同時(shí)，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響？
實(shí)驗(yàn)十 簡支梁沖擊強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)十 簡支梁沖擊強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)
（Charpy Impact Strength Test of Plastics）
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/b>
1、掌握用簡支梁實(shí)驗(yàn)機(jī)測定塑料沖擊強(qiáng)度的原理、方法和數(shù)據(jù)的處理。
2、掌握簡支梁沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī)的使用方法。
二、儀器設(shè)備及原理
所用實(shí)驗(yàn)儀器為：XJJ－50型簡支梁沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī)，該機(jī)設(shè)計(jì)原理同前。設(shè)有能量級刻度，用7.5J擺錘，讀0—7.5J，用15J擺錘，讀0—15J，用25J擺錘，讀0—25J，用50J擺錘，讀0—50J。
二、 三、實(shí)驗(yàn)方法
本方法按GB/T1043－93進(jìn)行，使用簡支梁沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī)，對試樣施加沖擊彎曲負(fù)荷，使試樣破裂，以試樣單位截面積所消耗的功來衡量塑料材料的沖擊韌性。
1、 試樣
簡支梁沖擊實(shí)驗(yàn)的試樣可用模具經(jīng)壓塑或注塑成型；也可用壓塑或注塑成型的板
材經(jīng)機(jī)械加工制得，試樣為矩形截面的長條形，分有缺口和無缺口兩種試樣，其中包括3中不同的缺口類型和4中不同的尺寸類型。其具體規(guī)定見表2-6、表2-7和圖2-6、圖2-7和圖2-8。標(biāo)準(zhǔn)試樣尺寸：
表2-6 不同試樣類型的尺寸 mm
|
試樣類型
|
長度l
|
寬度b
|
厚度d
|
支撐線間距離
|
|
1
2
3
4
|
80±2
50±1
120±2
125±2
|
10±0.5
6±0.2
15±0.5
13±0.5
|
4±0.2
4±0.2
10±0.5
13±0.5
|
60
40
70
95
|
表2-7缺口類型與尺寸 mm
|
試樣類型
|
缺口類型
|
缺口剩余厚度，dk
|
缺口底部圓弧半徑，r
|
缺口寬度，n
|
|
1~4
|
A
B
|
0.8d
|
0.25±0.05
1.0±0.05
|
|
|
1， 3
2
|
C
C
|
2/3d
|
≤0.1
|
2±0.2
0.8±0.1
|
圖2-6 A型缺口試樣
L—試樣長度；d—試樣厚度； r—缺口底部半徑；b—試樣寬度；
dk—試樣缺口剩余厚度
圖2-7 B型缺口試樣
L—試樣長度；d—試樣厚度； r—缺口底部半徑；b—試樣寬度；
dk—試樣缺口剩余厚度
圖2-8 B型缺口試樣
L—試樣長度；d—試樣厚度； r—缺口底部半徑；b—試樣寬度；
dk—試樣缺口剩余厚度；n—缺口寬度
試樣的缺口可在銑床、刨床或其他專用缺口加工機(jī)床上加工，如果受試材料的產(chǎn)
品標(biāo)準(zhǔn)沒有規(guī)定，一般不用帶模塑缺口的試樣，因?yàn)槟Ｋ苋笨谠嚇雍徒?jīng)機(jī)械加工的試樣所得試樣結(jié)果不能相比。由于A型缺口對多數(shù)材料所得數(shù)據(jù)的分散性小和重復(fù)性好，因此把A型缺口作為首選缺口，并把1型試樣作為首選試樣，此外實(shí)驗(yàn)方法還規(guī)定厚度小于3mm的試樣不作沖擊實(shí)驗(yàn)。
2、 實(shí)驗(yàn)條件
⑴設(shè)備條件：沖擊速度：3.8m/s，擺錘預(yù)揚(yáng)角：160°，擺錘中心到試樣中心的距離：380mm，鉗口圓角半徑：1mm，沖擊刀刃夾：30°，沖擊刀刃圓角半徑：2mm。
⑵環(huán)境條件：熱塑性塑料測試溫度25±2℃，熱固性塑料為25±5℃。相對濕度為65±5%。
四、實(shí)驗(yàn)操作步驟
1、測量試樣尺寸：用卡尺測量試樣中部（或缺口處）寬度ｂ和厚度ｄ，準(zhǔn)確至0.05mm，測三點(diǎn)取平均值。
2、選擇能量級：根據(jù)試樣予估計(jì)沖擊強(qiáng)度范圍選擇擺錘，實(shí)驗(yàn)消耗的能量在擺錘總能量的10~85%范圍內(nèi)有效。如符合這一能量范圍的不只一個(gè)擺錘時(shí)，應(yīng)該用最大能量的擺錘。
3、調(diào)節(jié)能量度盤指針零點(diǎn)，使它在擺錘處于起始位置時(shí)與主動針接觸，進(jìn)行空擊實(shí)驗(yàn)，保證總摩擦損失在0.5%以內(nèi)。
4、安裝試樣：將試樣寬面垂直緊帖支承面，缺口面或未加工面背向擺錘，用定位塊將試樣中部（或缺口）位置與擺錘對準(zhǔn)。
5、沖擊試樣：將擺錘抬起并鎖住，平穩(wěn)釋放擺錘，由被動指針讀出試樣沖擊能量消耗值A(chǔ)K。全部試樣沖擊完畢后，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。
三、 五、結(jié)果計(jì)算和報(bào)告
1、無缺口試樣簡支梁沖擊強(qiáng)度a（KJ/m2）的計(jì)算見式2-9
（2-9）
式中：A—試樣吸收的沖擊能量，J；
b—試樣寬度，mm；
d—試樣厚度，mm。
2、缺口試樣簡支梁沖擊強(qiáng)度ak（KJ/m2）的計(jì)算見式2-10
（2-10）
式中：AK—缺口試樣吸收的沖擊能量，J；
b—試樣寬度，mm；
dK—缺口試樣缺口處剩余厚度，mm。
3、報(bào)告內(nèi)容：
① 材料名稱
② 試樣制備方法、數(shù)量
③ 實(shí)驗(yàn)機(jī)型號及所用能量級
④ 實(shí)驗(yàn)溫度
⑤ 列表計(jì)算：試樣尺寸ｂ、ｄ，沖擊消耗值A(chǔ)K，沖擊強(qiáng)度ａ及其算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差S。
四、 六、問題討論
1、 為什么不同厚度試樣的沖擊強(qiáng)度值不能相互比較？
2、 分析試樣斷口形態(tài)和強(qiáng)度的關(guān)系。
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