拉伸性能的测定修改版

./拉伸性能的测定1．原理沿试样纵向主轴恒速拉伸,直到断裂或应力〔负荷或应变〔伸长达到某一预定值,测量这一过程中试样承受的负荷及其伸长。2.术语和定义2.1标距〔试样中间部分两标线之间的初始距离,以mm为单位。2.2实验速度〔在实验过程中,实验机夹具分离速度,以mm／min为单位。2.3拉伸应力tensilestressσ在试样标距长度任何给定时刻每单位原始横截面积上所受的拉伸力以MPa为单位。拉伸屈服应力,屈服应力tensilestressatyieldyieldstressσy发生应力不增加而应变增加时的最初应力以MPa为单位该应力值可能小于材料的最大应力<见图1中的曲线b和曲线c>。拉伸断裂应力tensilestressatbreakσB试样断裂时的拉伸应力<见图1>以MPa为单位。拉伸强度tensilestrengthσM在拉伸试验过程中试样承受的最大拉伸应力<见图1>以MPa为单位。2.3.4x%应变拉伸应力<见4.4>tensilestressatx%strainσx应变达到规定值x%时的应力以MPa为单位。适用于既无屈服点又不易拉断的软而韧的材料应力-应变曲线上无明显屈服点的情况见图1中的曲线d>x值应按有关产品标准规定或由相关方商定。但在任何情况下x都必须小于拉伸强度所对应的应变。如土工格栅产品中的2%、5%拉伸力。此条用于取代92版的"偏置屈服应力"2.4拉伸应变tensilestrainε标距原始单位长度的增量用无量纲的比值或百分数<%>表示。适用于脆性材料活韧性材料在屈服点以前的应变超过屈服点后的应变则以"拉伸标称应变"代替。拉伸屈服应变tensilestrainatyieldεy屈服应力时的拉伸应变见4.3.1和图1中的曲线b和曲线c用无量纲的比值或百分数%表示。拉伸断裂应变tensilestrainatbreakεB试样未发生屈服而断裂时与断裂应力相对应的拉伸应变见图1中的曲线a和曲线d用无量纲的比值或百分数〔%表示。屈服后断裂的情况见5.1。修订后的GB/T1040不再使用"断裂伸长率"的概念而以"拉伸断裂应变"、"断裂标称应变"代替。拉伸强度应变tensilestrainattensilestrengthεm试样未出现屈服或在屈服点时与拉伸强度相对应的拉伸应变见图1中的曲线a、c和曲线d用无量纲的比值或百分数%表示。拉伸强度高于屈服应力的情况见5.2。2.5拉伸标称应变nominaltensilestrainεt两夹具之间距离夹具间距原始单位长度的增量,用无量纲的比值或百分数〔%表示。只适用于韧性材料屈服点后的应变,它表示沿试样自由长度总的相对伸长率。由于韧性材料在屈服点后应力基本不变而应变迅速增加,试样很快变细、变长,准确测量两标线之间的距离变得相当困难,为此采用夹具间的原始距离替代试验标距、夹具间的距离增量代替伸长改称为"拉伸标称应变"。断裂标称应变nominaltensilestrainatbreakεtB试样屈服后断裂<见图1中的曲线b和曲线c>时与断裂拉伸应力〔见3.2相对应的拉伸标称应变用无量纲的比值或百分数〔%表示。无屈服的断裂情况〔见4.2。拉伸强度标称应变nominaltensilestrainattensilestrengthεtM拉伸强度出现在屈服之后〔见图1中的曲线b与拉伸强度对应的标称应变,用无量纲的比值或百分数〔%表示。没有屈服或拉伸强度出现在屈服点时的情况,见4.3。2.6拉伸弹性模量modulusofelasticityintensionEt应力σ2与σ1的差值〔σ2-σ1与对应的应变ε2与ε1的差值<ε2–ε1；ε1=0.0005ε2=0.0025>的比值[见图1中的曲线d和10.3中的公式<8>]以MPa为单位。此定义不适用于薄膜和橡胶。注：借助计算机可以用监测点间曲线部分的线性回归代替以两个不同的应力-应变点来测量模量Et。此定义的几何意义就是应力-应变曲线上〔σ1,ε1点与〔σ2,ε2两点间割线的斜率。由于曲线不是完全平滑的此方法的测试误差较大。2.7泊松比Poisson’sratioμ在纵向应变对法向应变关系曲线的起始线性部分垂直于拉伸方向上的两坐标轴之一的拉伸应变ε与拉伸方向上的应变ε之比的负值,用无量纲的比值表示。按照相应的轴向,泊松比可用μb<宽度方向>或μh<厚度方向>来标识。μn=式中:μn——泊松比,以法向n=b<宽度>或h<厚度>上的无量纲比值表示ε——纵向应变εn——n=b<宽度>或h<厚度>时的法向应变。泊松比优先用于长纤维增强材料。由于标准的变化,在标准发布实施后将要求试验机提供的数据类型、计算方式符合标准的要求。试验机企业需要修改试验程序以适应新标准的要求3.GB/T1040对试验机的要求3.1、试验机3.1.1概述试验机应符合ISO5893和本标准5.1.2~5.1.5的规定。3.1.2试验速度试验机应能达到表1所规定的试验速度<见4.2>。试验速度仍为9种但1mm/min的允许偏差由±50%提高到±20%试验机企业应引起注意。表1推荐的试验速度速度mm/min公差％1a>2a>5102050100200500a>这些公差均小于GB/T17200所标明的允差。3.1.3夹具用于夹持试样的夹具与试验机相连,使试样的长轴与通过夹具中心线的拉力方向重合,例如可通过夹具上的对中销来达到。应尽可能防止被夹持试样相对于夹具滑动。推荐使用下述类型的夹具,当施加在试样上的拉力增加时,能保持或增加对试样的夹持力,且不会在夹持处引起试样过早破坏。3.1.4负荷指示装置负荷指示器应带有能显示试样所承受的总拉伸负荷的装置。该装置在规定的试验速度下应无惯性滞后,指示负荷的准确度至少为实际值的1%,应注意之处均列在GB/T17200中有对应国家标准。3.1.5引伸计引伸计应符合GB/T17200规定,应能测量试验过程中任何时刻试样标距的相对变化。该仪器最好,但不是必须能自动记录这种变化且在规定的试验速度下应基本上无惯性滞后并能以相关值的1%或更佳精度测量标距的变化。这相当于在测量模量时,在50mm标距基础上能准确至±1μm。当引伸计连接在试样上时,应小心操作以使试样产生的变形和损坏减至最小。引伸计和试样之间基本无滑动。试样也可以装纵向应变规,其精度应为对应值的1%或更优。用于测量模量时,相当于应变精度为20×10－6〔20微应变。选择应变规表面处理和粘接剂应以能显示被试材料的所有性能为宜。3.2测量试样宽度和厚度的仪器3.2.1硬质材料应使用测微计或等效的仪器测量,其读数精度为0.02mm或更优。测量头的尺寸和形状应适合于被测量的试样,不应使试样承受压力而明显改变所测量的尺寸。3.2.2软材料应使用读数精度为0.02mm或更优的度盘式测微计来测量试样,其压头应带有圆形平面,同时在测量时能施加〔20kPa的压力。4．试样4.1试样形状和尺寸要求选用的是高分子材料检测的形状和尺寸〔参照标准——国标GB/T1040-92中的其它国标的尺寸要求一览：高分子试样的制备和尺寸要求I：I型试样及尺寸试样的制备和尺寸要求III：III型试样及尺寸试样的制备和尺寸要求IV：IV型试样及尺寸4.2试样的制备尺寸要求：塑料材料选择试样类型试样材料类型试样制备方法最佳厚度mm试验速度硬质热塑性塑热塑性增强塑料Ⅰ注塑模压4BCDEF硬质热塑性塑料板热固性塑料板含层压板机械加工2ABCDEFG软质热塑性塑料及板Ⅱ注塑、模压板材机械加工和冲切加工2FGHI热固性塑料<含填充、增强塑料Ⅲ注塑模压C热固性塑料板Ⅳ机械加工BCDA:1mm/min,B:2mm/min,C:5mm/min,D:10mm/min,E:20mm/min,F:50mm/min,G:100mm/min,H:200mm/min,I:500mm/min4.3标线如果使用光学引伸计,特别是对于薄片和薄膜,应在试样上标出规定的标线,标线与试样的中心距离大致相等,两标线间的距离的测量精度应达到1%或更优。标线不能刻划或者冲刻或者压印在试样上,以免损坏受试材料,应采用对受试材料无影响的标线,而且所划的每条线要尽量窄。4.4试样的检查试样应无扭曲,相邻的平面间应相互垂直。表面和边缘应无划痕、空洞、凹陷和毛刺。试样可与直尺、直角尺、平板比对,应用目测并用螺旋微测器检查是否符合这些要求。经检查发现试样有一项或几项不合要求时,应舍弃或在实验前机器加工至合适的尺寸和形状。5试样数量5.1每个受试方向和每项性能〔拉伸模量、拉伸强度等的实验数量不少于5个。如果需要精密度更高的平均值,试样数量可多于5个,可用置信区间〔95%概率,见ISO2602:1980估算得出。5.2应废弃在肩部断裂或者塑形变形扩展到整个肩宽的哑铃形试样并取样重新实验。5.3当试样在夹具出现滑移或在距任一夹具10mm以断裂,或者明显缺陷导致过早破坏时,由此试样得到的数据不应用来分析结果,应取试样重新实验。由于这些数据的变化是受试材料性能变化的函数,因此,无论数据怎样变化,不应随意舍弃数据。注：如果多数的破坏出现在可接受破坏判据以外时,可用统计学分析得出数据。但一般认为最后的实验结果可能是过低的。在这种情况下,最好重复实验,以减少不可接受实验结果的可能性。6实验步骤6.1实验环境应在与试样状态调节相同环境下进行实验,除非有关方面另有商定,例如在高温或低温下实验。6.2试样尺寸在每个试样中部距离标距每端5mm以测量宽度b和厚度h。宽度b精确至0.1mm,厚度h精确至0.02。记录每个试样宽度和厚度的算术平均值,以便用于其他计算。6.3夹持将试样放到夹具中,务必使试样的长轴线与实验机的轴线成一条直线。当使用夹具对中时,为得到准确对中,应在紧固夹具前稍微绷紧试样,然后平稳而牢固地夹紧夹具,以防止试样滑移。6.4预应力试样在实验前应处于基本不受力状态。但在薄膜试样对中时可能产生这种预应力,特别是较软材料由于夹持压力,也能引起这种预应力。在测量模量时,实验初始应力0,不应超过下值,见式〔1：｜0｜5Et………………<1>与此相对应的预应变应满足00.05%。当测量相关应力〔如：y、M、B时,应满足式〔2：0………………<2>6.5引伸计的安装平衡预应力后,将校准过的引伸计安装到试样的标距上并调正,根据3.1.5所述,装上纵向应变规。如需要,测出初始距离〔标距。如要测定泊松比,则应在纵轴和横轴方向上同时安装两个伸长或应变测量装置。用光学方法测量伸长时,应按4.3的规定在试样上标出测量标线。测定拉伸标称应变εt〔见4.5时,用夹具移动距离表示试样自由长度的伸长。6.6实验速度根据有关材料的相关标准确定实验速度,如果缺少这方面的资料,可与有关方面根据表4.2商定。测定弹性模量、屈服点前的应力／应变性能及测定拉伸强度和最大伸长时,可能需要采用不同的速度。对于每种实验速度,应分别使用单独的试样。测定弹性模量时,选择的实验速度应尽可能使应变速率接近每分钟1%标距。GB/T1040与受试材料相关的部分给出了适用于不同类型试样速度。6.7数据的记录记录实验过程中试样承受的负荷及与之对应的标线间或夹具间距离的增量,此操作最好采用能得到完整应力／应变曲线的自动记录系统［见第七章式〔3、式〔4和式〔5］。根据应力／应变曲线或其他适当方法,测定需要的应力和应变。对于超出可接受破坏判据以外的诸种破坏,见5.2和5.3的要求。7结果计算和表示7.1应力计算根据试样的原始横截面积按式〔3计算应力值：＝…………….〔3式中：—拉伸应力,单位为兆帕〔MPa；F—所测的对应负荷,单位为牛〔N；A—试样原始横截面积,单位为平方毫米〔mm2。7.2应变计算根据标距由式〔4或式〔5计算应变值：ε＝……………..〔4ε〔％＝……………..〔5式中：ε—应变,用比值或百分数表示；L0—试样的标距,单位为毫米〔mm；L0—试样标记间长度的增量,单位为毫米〔mm。应当根据夹具间的初始距离由式〔6或式〔7来计算由2.5定义的拉伸标称应变值:εt＝……………..〔6εt〔％＝……………..〔7式中：εt—拉伸标称应变,用比值或者百分数表示；L—夹具间的初始距离,单位为毫米〔mm；L—夹具间距离的增量,单位为毫米〔mm；7.3模量计算根据两个规定的应变值按式〔8计算由2.6定义的拉伸弹性模量：Et=〔2-1／〔21……………..〔8式中：Et—拉伸弹性模量,单位为兆帕〔MPa;1—应变值ε1=0.0005时测量的应力,单位为兆帕