物理机械性能培训教材

物理机械性能培训教材第一页，共二十一页，2022年，8月28日目录1.冲击试验2.拉伸试验方法3.弯曲试验方法4.熔融指数测试5.密度测试方法6.热变形通用测试方法7.硬度计测试方法8.UL-94V0V1V29.ASTM与ISO样条的区别第二页，共二十一页，2022年，8月28日1.冲击试验按冲击方式可分为:悬臂梁和简支梁按试验后试验片破坏的结果可分为:完全破坏,部分破坏,无破坏经过一次冲击后试样分成两段或几段称为完全破坏试样经过冲击后,其横断面至少断开90%,但没有完全断开称为部分破坏试样经过冲击后,其横断面断开部分小于90%称为无按试样类型可分为:缺口冲击,无缺口冲击无缺口冲击,是指无缺口试样在冲击负荷作用下,破坏时吸收的冲击能量与试样的原始横断面之比或与试样厚度之比缺口冲击,是指缺口试样在冲击负荷作用下,破坏时吸收的冲击能量与试样的原始横断面之比或与试样厚度之比缺口试样缺口的深度与角度的要求：对于缺口试样缺口深度要求为，缺口深度与试样剩余厚度之比应为１:4对于缺口试样缺口角度要求为，缺口角度为45±1℃摆锤选择按照塑料能量值的要求简支梁一般选择：1J2J4J的摆锤按照塑料能量值的要求悬臂梁一般选择：1J2.75J5.5J的摆锤1/2第三页，共二十一页，2022年，8月28日测试原理

用已知能量的摆锤打击按要求支承好的试样，由摆锤作一次冲击使试样破坏。以冲击前，后摆锤的能量差，确定试样在破坏时所吸收的能量。能量单位

比较常用的有KJ/m2J/mkgf.cm/cm等

以KJ/m2为单位时冲击强度与试样宽度和缺口处剩余厚度成反比以J/m为单位时冲击强度与试样宽度成反比试样要求

试样表面应平整，无气泡，裂纹，分层和明显杂质。缺口试样缺口处应无毛刺2/2第四页，共二十一页，2022年，8月28日2.拉伸试验方法

一、术语1.拉伸强度

tensilestrength

在拉伸试验中，试样直至断裂为止所承受的最大拉伸应力。2.拉伸断裂应力tensilebreakstress

在试验中，试样断裂时的拉伸应力。3.拉伸屈服应力tensileyieldstress

在拉伸应力—应变曲线上屈服点处的应力。4.偏置屈服应力offsetyieldstress

应力—应变曲线偏离直线性达规定应变百分数（偏置）时的应力。5.断裂伸长率

elongationatbreak

在拉力作用下，试样断裂时标线间距离的增加与初始标距之比，以百分率表示。二、试样要求

试样点长度一般为：150mm；夹距间距离为：115mm±5；中间平行部分长度：60mm±0.5；标距（或有效部分）：50mm±0.5；端部宽度（两端）：20mm±0.2；半径（最小）：60mm。1/2第五页，共二十一页，2022年，8月28日三、试样速度

有以下9种：类型ABCDEFGHI速度(mm/min)125102050100200500误差(%)±50±20±20±20±10±10±10±10±10一般硬质热塑性塑料，使用B、C、D、E、F；热塑性增强塑料：B、C、D、E、F。四、计算拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、偏置屈服应力按式（1）计算：

σf=式中：σf表示拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、偏置屈服应力，Mpa；

P表示最大负荷或断裂负荷或屈服负荷或补偏置负荷，N；

b表示试样宽度，mm；d表示试样厚度，mm。Pbd断裂伸长率按式（2）计算：

εt=

式中：εt表示断裂伸长率，%；G1表示试样原始标距，mm；

G表示试样断裂时标线间距离，mm。G-G1G12/2第六页，共二十一页，2022年，8月28日拉伸样条的区别符号名称尺寸公差ＩＳＯＡＳＴＭＩＳＯＡＳＴＭL总长（最小）150165－±6.5H夹具间距离115115±5±4.5C中间平行部分6050±0.5G0标距（或有效部分）5050±0.5W端部宽度2019±0.2D厚度43.2±0.4b中间平行部分宽度1013.1±0.2R半径（最小）60762/2第七页，共二十一页，2022年，8月28日3.弯曲试验方法

一、定义1.试验速度Speedoftesting.V

支座与压头之间相对运动的速率，单位mm/min。2.弯曲应力flexuralstress.σf

试样跨度中心外表面的正应力，单位Mpa。3.断裂弯曲应力flexuralstressatbreak.σfB

试样断裂时的弯曲应力。4.弯曲强度

flexuralstrehgth.σfm

试样在弯曲过程中，承受的最大弯曲应力，单位Mpa。5.在规定挠度时的弯曲应力flexuralstressatconventionaldeflection.σfc

6.挠度

deflection.S

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mm。

7.规定挠度conventionaldeflection.SC

规定挠度为试样厚度的1.5倍，单位mm，当跨度L=16h时，规定的挠度相当于弯曲应变的3.5%。

8.弯曲应变flexuralstrain.εf

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。1/4第八页，共二十一页，2022年，8月28日9.断裂弯曲应变flexuralstrainatbreak.εfB

试样断裂时的弯曲应变。

10.弯曲强度下的弯曲应变flexuralstrainatflexuralstrength.εfm

最大弯曲应力时的弯曲应变,用无量纲的比或百分数(%)表示。

二、原理

把试样支撑成横梁，使其在跨度中心的恒定速度弯曲，直到试样断裂或变形达到预定值，测量该过程中对试样施加的压力。

三、试验速度

主要有以下9种：NO.123456789速度(mm/min)125102050100200500允许误差(%)±20±20±20±20±10±10±10±10±10

厚度在1mm至3.5mm之间的试样，用最低速度。2/4第九页，共二十一页，2022年，8月28日

四、试样、参数要求ISO.推荐试样尺寸为:单位(mm)

长度l=80±2宽度b=10.0±0.2厚度h=4.0±0.2

对于任一试样，其中部1/3的长度内各处厚度与厚度平均值的偏差不应大于2%，相应的宽度偏差不应大于3%，试样截面应是矩形且无倒角。通常试样要求应符合：

l/h=20±1（l代表长度，h代表厚度）跨距L的要求，应符合以下：

L=（16±1）h应测量好调节的跨距，精确到0.5%。试验速度的选择，应尽可能接于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，如ISO推荐试样尺寸为2mm/min。

五、计算1.弯曲应力.σf,用Mpa表示:

σf=3FL/2bh2

F:施加的力,N；L：跨度，mm；b：试样宽度，mm；h：试样厚度，mm。2.弯曲模量

对于弯曲模量的测量，先根据给定的弯曲应变εf1=0.0005和εf2=0.0025,按下式计算相应的挠度S1和S2:

Si=εfiL2/6h(i=1,2)式中:Si:

单个挠度，mm；εfi：相应的弯曲应变，即εf1，εf2值；

L：跨度，mm；h：试样厚度，mm3/4第十页，共二十一页，2022年，8月28日

再根据下式计算弯曲模量Ef，用Mpa表示：

Ef=（σf

2-

σf

1）/（εf1-εf2

）式中：

σf

1表示挠度为S1时的弯曲应力，Mpa；σf

2表示挠度为S2时的弯曲应力，Mpa。

注：所有计算弯曲性能的公式仅在线性应力/应变行为才是精确的，因此对大多数塑料仅在小挠度时才是精确的。一个能思想并不断学习的人，才真是一个力量无边的人。4/4第十一页，共二十一页，2022年，8月28日4.熔融指数测试工作原理:

即热塑性塑料的流动性是指热塑性塑料在一定温度和负荷下,熔体每10分钟通过标准口模的质量或体积试样形状与预处理:试样形状一般有颗粒,粉状,小块,薄片等在试验前通常取5-8克左右的试样,按照不同塑料的干燥要求先进行干燥处理熔融指数的表示方法:两种MFR或MFV即质量法与体积法.但在实际操作中以质量法占绝大多数.单位表示为:g/10min注意点:即我们在说熔指大小时,一定要带有温度和荷重.如:275℃/0.325kgMFR=600W/T=60W1/2第十二页，共二十一页，2022年，8月28日几种常用塑料熔指测试条件材料名称试验温度(℃)标准荷重(Kg)PS2005.0AS22010.0ABS22010.0PC/ABS2605.0POM1902.16PC3001.2PA2750.325PC/PBT2605PBT/PET2305PMMA2303.8PP2302.162/2第十三页，共二十一页，2022年，8月28日5.密度测试方法1.适用范围2.定义在规定温度下单位体积物质的质量。温度t℃时的密度用Pt表示。单位为㎏/m3或g/m3或g/ml。3.计算方法试样在空气中的质量m1;试样在水中的质量为m2;默认为水的密度P水为1000㎏/m3，

P水

gV试样=m2得出V试样的结果

p试样=m1/V试样

种类方法名称试样状态A法浸渍法适用于各种形态的塑料制品，如：板、棒、管等B法比重瓶法适用于粉、粒、膜等试样C法浮沉法适用于A法试样及粒状试样D法密度梯度柱法适用于A、C法试样E法密度计发适用于A、C法试样第十四页，共二十一页，2022年，8月28日一、术语与定义6.热变形通用测试方法2.弯曲应变增量flexuralstrainincrease△εf

在加热过程中产生的所规定的弯曲应变增加量；注1：以百分量（%）表示；注2：引入该量的目的是为了强调这个事实，即施加的试验负荷所引起的初始挠度是不测量的。因此，试验的最终判定依据不是绝对应变值，仅仅是被监测的挠度增加量。3.挠度

deflection

s

在弯曲过程中，试样跨度中心的顶面或底面偏高其原始位置的距离；注：以毫米（mm）为单位。4.标准挠度standarddeflection

△s

与试样表面弯曲应变增量△εf

对应的挠度增量；注1：以毫米（mm）为单位；注2：标准挠度取决于试样的尺寸、放置方式及支点间的跨度。5.弯曲应力flexuralstress

σf

试样跨度中心外表面上的标称应力；注：以兆帕斯卡（Mpa）为单位。1.弯曲应变flexuralstrain

εf

试样跨度中点外表面单位长度的微小的用分数表示的变化量；注：以无量纲比值或百分量（%）表示。1/3第十五页，共二十一页，2022年，8月28日6.负荷load

F施加到试样跨度中点上的力，使之产生规定的弯曲应力；注：以牛顿（N）为单位。7.负荷变形温度

temperatureofdeflectionunderload

Tf

随着试验温度的增加，试样挠度达到标准挠度值时的温度；注：以摄氏度（℃）为单位。1.形状与尺寸

试样应是横截面为矩形的样条，其长度l、宽度b、厚度h应满足l＜b＜h；每个试样中间部份（占长度的1/3）的厚度和宽度任何地方都不能偏离平均值的2%以上。

二、原理

标准试样的平放或侧立方式承受三点弯曲恒定负荷，使其产生一种弯曲应力，在匀速升温条件下，测量达到与规定的弯曲应变增量相对应的标准挠度时的温度。

三、试样2/32.试样检查试样应无扭曲，其相邻表面应互相垂直，所有表面和棱边均应无划痕、麻点、凹痕和飞边等应确保试样所有切削面都尽可能平滑，并确保任何不可避免的机加工痕迹都顺着长轴方向。3.试样数量每组三个。第十六页，共二十一页，2022年，8月28日3/3

四、状态调节

在23℃，55%恒温恒湿下，状态调节48小时。

五、操作1.施加力计算平放：侧立：

F=F=

式中：F：负荷，单位牛顿（N）；

σf：试样表面承受的弯曲应力，单位为兆帕（Mpa）；

b：试样宽度，单位为毫米（mm）；

h：试样厚度，单位为毫米（mm）；

L：试样与支座接触线间距离（跨度），单位为毫米（mm）。

2σf×b×h23L2σf×h×b23L2.加热装置的起始温度：一般应低于27℃，除非以前的试验已经表明对受试的具体材料，在较高温度下开始试验不会引起误差，升温速度为120℃/h，浸入液体中50mm。第十七页，共二十一页，2022年，8月28日7.硬度计测试方法

工程塑料硬度测试通常采用洛式硬度；