基础实验-塑料弯曲强度-实验讲义

1、塑料弯曲强度实验塑料弯曲实验常用作热固性脆性材料的力学性能评价。可以将其看做是冲击韧性的放大。本质上是拉伸和弯曲的复合，最终直接关系到材料的剪切强度。【实验目的】1 .掌握塑料弯曲强度测量的基本原理2 .掌握简支梁弯曲性能的测量方法；3 .了解弯曲强度实验方法适用的材料范围。【实验原理】把试样支撑成横梁，使其在跨度中心以恒定速度弯曲，直到试样断裂或者变形达到预定值，测量该过程中对试样施加的压力。4 .基本定义。1 .试验速度speedoftesting支座与压头之间相对运动的速率，单位mm/min。2 .弯曲应力flexuralstressJf试样跨度中心外表面的正应力，按9.1的（3）式计算

2、，单位MPa。3 .断裂弯曲应力flexuralstressatbreak,试槎断段时的弯曲应力（见图1的曲线a和b）,单位MPa。4 .弯曲强度flexuralstretngth,眼试样在弯曲过程中承受的最大弯曲应力（见国1的曲线a和b）,单位MPa。5 .在规定挠度时的弯曲应力flexuralstressatconventionaldeflectionJfc达到3.7规定的挠度sc时的弯曲应力（见图1的曲线C）,单位MPa。6 .挠度deflectiond在弯曲过程中，试样跨度中心的顶面或底面偏离原始位置的距离，单位mmo7 .规定挠度conventionaideflection5嗷定挠度

3、为试样厚度h的1.5倍，单位mm。当跨度L=16h时，规定挠度相当于弯曲应变为3.5%（见3.8）。8 .弯曲应变flexuralstrain,f试样跨度中心外表面上单元长度的微量变化，用无量纲的比或百分数（）表示。按9.2的式（4）计算。9,断裂弯曲应变flexuralstrainatbreak,如试祥断裂时的弯曲应变（见图1的曲线a和b）。用元量纲的比或百分数（）表示。10 .弯曲强度下的弯曲应变flexuralstrainatflexuralstrengthdfM最大弯曲应力时的弯曲应变（见图1的曲线a和b）o用无量纲的比或百分数（）表示。11 .弯曲弹性模量或弯曲模量modulusof

4、elasticityinflexure;flexuremodulus,Ef应力差（Tf2m与对应的应变差（2=f.0025）e1=0,0005）之比见9.2的式（5）,单位MPa。曲靖8一试样在屈服前断裂*曲线b一试样在规定挠度限前显示最大值后断裂：曲线俄样在挑定挠度国前既不屈服也不断裂图1弯曲应力G随客曲应变国和挠度£变化的典型曲线5.实验装置两个支座和中心压头的位置情况如图2所示，支座和压头之间的平行度应在土0.02mm以内。压头半径Rl和支座半径凡的尺寸如下zRl=5.0mmi0.1mm；R2=2.0mm±0.2mm,试样厚度运3mm,Rz=5.0mmi0.2mm,试

5、样厚度3mm跨度L应可调节。IfcM力F庄头、K2住验开始时的试样位爬注一一弯曲模量仅是杨氏弹性模量的近似值。注一一能借助计算机用两个不同的应力/应变点测定模量品，即把这两点间的曲线经线性回归处理后来表示。6.1 试样6.2 形状和尺寸6.2.1 试样尺寸应符合相关的测试标准，若适用，则应符合6.1.1的要求，否则，必须与有关方面协商试样的类型。推荐尺寸（单位为mm）长度1=80=2宽度b=10.0=0.2厚度h=4.0O2其他试样：当不可能或不能采用推荐试样时，需符合下面的要求。试样长度和厚度之比应与推荐试样相同，如式（1）要求1/h=201试样宽度应采用表2给出的规定值表2与年度相美的宽度

6、值&mm公称厚度A然期性模般和挤蛆料以及热固性板材纸物和长野堆增强的整斜2L015.03<A5IQrO15.05<A<1015.015,010<A<2020.0犯Q35.050.0啾口】）含有粗粒坡料的材料，其褪小宽度应在融5。mm之间6.3.2片材试样应根据IS02818的规定从片材上机加工制取6.3.3长纤维增强塑料应根据IS01268或其他规定或约定的方法加工成板材,然后按IS01268的规定或机加工制取试样。6.4检查试样不可扭曲，表面应相互垂直或平行，表面和棱角上应无刮痕、麻点、凹陷和飞边。对照直尺、矩尺和平板，目视检查试样是否符合上述要求，并用

7、游标卡尺测量。试验前，应剔除测量或观察到的有一项或多项不符合上述要求的试样，或将其加工到合适的尺寸和形状。6.5试样数量-在每一试验方向上至少应测试五个试样（见图3）o如果要求平均值有更高的精密度，测量的试样数量可能会超过五个，具体的试样数量可用置信区间进行估算（95%概率，见GB/T3360）。试样在跨度中部1/3外断裂的试验结果应予作废，并应重新取样进行试验。产耳的宽度方向试样位置产品方向随方方一向A长度垂克B宽度_垂直C性度一1平行D宽度平行图3相时于产品方向和施力方向的试祥位置.状态调节试样应按其材料标准的规定进行状态调节，若元相关标准时，应从GB/T2918-1998中选择最合适的条

8、件进行状态调节。另有商定的,如高温或低温试验除外。.试验步骤.试验应在受试材料标准规定的环境中进行，若无类似标准时，应从GB/T2918-1998中选择最合适的环境进行试验。另有商定的,如高温或低温试验除外。测量试样中部的宽度b,精确到0.1mm;厚度h,精确到0.01mm,计算一组试样厚度的平均值T。剔除厚度超过平均厚度允差±0.5%的试样，并用随机选取的试样来代替。调节跨度L,使符合式（2）:L=（16±1）h（2）并测量调节好的跨度，精确到0.5%。除下列情况外，都应用式（2）计算跨度：a）对于较厚且单向纤维增强的试样，为避免剪切时分层，在计算两支撑点问距离时，可用较

9、大的L/h比。b）对于较薄的试样，为适应试验设备的能力，在计算跨度时用较小的L/T比。c）对于软性的热塑性塑料，为防止支座嵌入试样，可用较大的L/1比。3接受试材料标准规定设置试验速度，若无类似标准，应从表1中选一速度值,使应变速率尽可能接近1%/min,这一试验速度使每分钟产生的挠度近似为试样厚度值的0.4倍，例如,符合6.1.1推荐试样的试验速度为2mm/min4把试样对称地放在两个支座上，并于跨度中心施加力（见图2）05记录试验过程中施加的力和相应的挠度，若可能，应用自动记录装置来执行这一操作过程，以便得到完整的应力/应变曲线图（见式3）根据力/挠度或应力/挠度曲线或等效的数据来确定关应

10、力、挠度和应变值。表1忒险速度推若值速tTRm/niitr花叁一监-v)±202±205±2010±20±105g±10i.m±10200±10500101）修度在1rnni至3,5me之间的试样.用最低速度9.数据处理1.弯曲强度计算（弯曲强度公式）式中F一一施加的力，N;L一一跨度，mmb一一试样宽度,mmh一一试样厚度,mmo.弯曲模量对于弯曲模量的测量,先根据给定的弯曲应变ef1=0.0005和£fz=0.0025,按式（4）计算相应的挠（弯曲模量公式）kd/6A（£=】，2）（4）式中Si,一一单个挠度,mmeif相应的弯曲应变,即上述的£fl和£f2值；L-一跨度,mmh一一试样厚度,mmo再根据式(5)计算弯曲模量Ef,用MPa表示：Ef=(Tf2-(Tf1)/(kf2fl).(5)式中：(Tf-一挠度为si时的弯曲应力,MPap(7f2一挠度为S2时的弯曲应力,MPa。注8:若借助计算机来计算。所有计算弯曲性能的公式仅在线性应力/应变