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塑料的力学性能

更新时间:2021-07-06      点击次数:5362
塑料的力学性能
工程塑料作为一种结构材料,塑料线盘其力学性能是最重要的性能,力学性能由其结构特性所决定。以拉伸性能为例,塑料的拉伸性能是其力学性能中最重要、最基本的性能之一,拉伸性能指标在很大程度上决定了工程塑料的使用范围。在拉伸应力作用下,工程塑料的应力应变行为与金属材料有很大不同,主要表现在屈服后的应力应变特点。下面小编一一为大家介绍几种基本的塑料力学性能:
1.拉伸性能
(l)拉伸强度在规定的试验温度、湿度与试验速度下,在试样上沿纵轴方向施加拉伸载荷使其破坏,试样断裂时所受的最大拉仲应力。单位以Pa表示。
(2)断裂伸长率在应力作用下,试样断裂时标线间距离的增加量与初始标距之比,用百分率表示。
(3)拉伸弹性模量在比例极限内,材料所受拉伸应力与材料产生的相应应变之比。
(4)泊松比在材料比例极限内,由均匀分布的纵向应力所引起的横向应变与相应的纵向应变之比的绝对值。
(5)应变材料在应力作用下,产生的尺寸变化与原始尺寸之比。
(6)拉伸应力-应变曲线由应力 应变的相应值彼此对应地绘成的曲线。通常以应力值作为纵坐标,应变值作为横坐标。
2.冲击性能
(1)悬臂梁冲击强度 悬臂梁冲击试验是使用悬壁梁冲击试验机,在规定的标准试验条件下,对垂直悬臂夹持的试样施以冲击载荷,使试样破裂,以试样单位宽度所消耗的功表征材料韧性的一种方法。
(2)简支梁冲击强度简支梁冲击试验是使用简支梁冲击试验机,在规定的标准试验条件下对一水平放置并两端支撑的试样施以冲击力,使试样破裂,以试样单位截面积所消耗的功表征材料韧性的一种方法。
(2)简支梁冲击强度 简支梁冲击试验是使用简支梁冲击试验机,在规定的标准试验条件下对一水平放置并两端支撑的试样施以冲击力,使试样破裂,以试样单位截面积所消耗的功表征材料韧性的一种方法。
3.压缩性能
塑料的压缩性能主要包括压缩应力、压缩应变、压缩变形、压缩负荷一变形曲线、压缩屈服应力、压缩偏置屈服应力、压缩强度、细长比和压缩模量。
(1)压缩应变 指试样的压缩变形与试样原始高度的比,为无量纲的比值。
(2)压缩负荷-变形曲线以压缩试验全过程中的压缩负荷为纵坐标,以对应的变形为横坐标绘图所获得的曲线图。
(3)几压缩屈服应力指在压缩试验的负荷一变形曲线上第一次出现的应变或变形增绝负荷不增加的压应力值,以MP·表示·应力无增加而应变增加时的第一点被称作屈服点。
(4)压缩偏置屈服应力在压缩试验的负荷一变形曲线的横坐标上,在规定的变形百分数处平行于曲线的直线部分作一直线,此直线与由线的交点称偏置屈服点,偏置屈服点所对应的应力称偏置屈服应力,以MPa表示。
(5)压缩强度指在压缩试验中试样所承受的最大压缩应力,以MPa表示。
(6)细长比指横截面积均匀的实心圆柱体的高度与最小回转半释之比。
(7)规定压缩应变指材料不破坏时的最大允许压缩应变。
(8)规定应变压缩应力指达到规定应杏时的压缩应力,以MPa表示。
(9)压缩模量指应力一应变曲线的线性范围内,压缩应力与压缩应变之比,以MPa表示。
4.弯曲性能
工程塑料的弯曲性能是衡量塑料在经受弯山负荷作用时的重要性能之一,分为挠度、弯曲应力与弯曲强度。
(1)挠度 弯曲试验过程中,试样跨度中心的顶面或底面偏离原始位置的距离。
(2)弯曲应力 试样在弯曲过程中的任意时刻,中部截面上外层纤维的最大正应力。
(3)弯曲强度 试样在弯曲负荷下破裂或达到规定挠度时能承受的最大应力。
5.剪切性能
(1)层问剪切强度由纤维增强塑料相邻层之间沿平行层方向产生的相对滑动称为层间剪切,抵杭由层f}}剪切而产生的切应力称为层间剪切强度。
(2)冲压式剪切强度对层合材料在垂直层合方向施加切应力而发生的剪切称为冲压剪切,抵抗由冲压式剪切而产生切应力的能力称为冲压式剪切强度。对玻璃纤维织物增强的塑料板材,这种强度也称为断纹剪切强度,对短切玻璃纤维增强的塑料称为剪切强度。
(3)硬质微孔塑料剪切强度在剪切作用下硬质微孔塑料发生破坏时单位剪切面积承受的剪切力称为剪切强度。
6.硬度
硬度是指塑料抵抗其他材料或物体的压人、划痕或回弹性的能力。硬度是表征材料软硬程度的有条件性的定量反映,其本身不是单纯的确定的物理量,而是由材料的塑性、弹性和韧性等力学性能组合的综合性能参数。工程塑料硬度的大小不仅与材料本身的特性有关,在很大程度上也取决于测试条件和测量方法。
测试硬度的方法很多,主要有布氏C Brir}ell)硬度、洛氏(Rockwell }硬度、邵氏(Shore)硬度、巴氏C Barcol)硬度、莫氏(Mohs )硬度、刮痕(Scratch )硬度、维氏(Vickers)硬度,努普(snoop)硬度、比尔鲍姆(Bier6aum)硬度和球压痕硬度等。
(1)布氏硬度(HB)把一定直径的钢球,在规定的负荷作用下时间后,以试样上压痕深度或压痕直径来计算单位面积上承受的力。
(2)洛氏硬度洛氏硬度有两种表示方法:洛氏标尺硬度和洛氏压人试样并保持一定a硬度。
①洛氏标尺硬度用规定的压头对试样先施加初负荷,接着施加主负荷,然后再返回初负荷,用前后两次初试验负荷作用下压头压人试样的深度差计算便可得到洛氏标尺硬度。洛氏标尺硬度适用于硬质塑料,适用于硬质塑料的洛氏硬度计有L:, M, R三种标尺。
②洛氏。硬度规定使用的R标尺、压头直径为12. 7xnm、主试验负荷为588. 4N的条件下,以在总试验负荷作用下测得的压入深度,并将其计作以0.002rnm 为单位的数值,经换算便可得到洛氏a硬度。洛氏a硬度适用于软质塑料。
(3)邵氏硬度邵氏硬度也称为肖氏硬度,是指在规定负荷的标准压痕器作用下,经过严格规定的时间,压痕器的压针压人试样的深度。邵氏硬度分为邵氏八和邵氏D硬度。邵氏D适用于较软的塑料,邵氏D适用于较硬的塑料。
(4)巴氏硬度巴氏硬度也称为巴柯尔硬度,属于压人式(压痕)硬度,是以特定压头在标准弹簧的压力作用下压入试样,以压痕的深浅来表征试样的硬度。测试时可以直接从巴氏硬度计读取巴氏硬度值。巴氏硬度适用于测量硬质和纤维增强塑料及其板材、型材和制品的硬度。
(5)球压痕硬度球压痕硬度是指以规定直径的钢球,在试验负荷作用下,乖直压人试样表面,经过规定的时间后,以单位压痕面积所承受的压力表示该试样的硬度。
7.耐撕裂性能
塑料的耐撕裂性能是衡量软质或薄膜塑料耐撕裂力的程度。测量塑料耐撕裂性能的方法有埃莱门多夫撕裂法、裤形撕裂法和软质泡沫塑料撕裂法等。
(1)埃莱门多夫撕裂法埃莱门多夫撕裂法是指在规定载荷条件下使薄而软的塑料薄膜或片材试样切出规定的切口,测定试样切口承受规定大小摆锤贮存能量所产生的撕裂力,以撕裂强度表示,单位为N。
测试时可以直接从埃莱门多夫撕裂测试仪上读得撕裂强度。该方法适用于测试山聚烯烃、聚氯乙烯、聚酷、复合薄膜和薄片等材料的成品和半成品裁取的试样。
(2)裤形撕裂法裤形撕裂法是指测量撕裂试样增生所需能量的测试方法,测试时采用切口长度为试样长度一半的试样,在切口所形成的两“裤腿”上进行拉伸试验,使试样在长度方向上被*撕裂所需的平均力或最大力来表示,以试样单位厚度承受的力表示撕裂强度,单位为N/mm。
裤形撕裂法适用于厚度为1 mm以下的软质和硬质薄膜材料或片材,但是测量时材料不能硬到在试验中发生脆性破坏或延伸性太大。该方法不适用于测量泡沫材料。
(3)软质泡沫塑料撕裂法软质泡沫塑料撕裂法是指将规定形状和尺寸的软质泡沫塑料试样夹在拉力试验机夹具上,测定试样撕裂时最大力值的一类试验。试样撕裂最大力值与试释厚度之比称为撕裂强度。
8.蠕变性能
在恒定温度和湿度条件下,塑料在恒定外加载荷作用下,首先发生弹性变形,变形随着载荷作用时间的增加而增加,当变形达到一定程度后,作为结构材料的塑料构件就不能再使甩了;当变形达到一定程度后,去除外载荷后变形能够逐渐恢复,这种变形随载荷作用时间的增加而增加的变化称为蠕变。因此在应用工程塑料作为受力结构件的产品设计中,蠕变性能是材料非常重耍的参数。
根据作用力的不同,塑料的蠕变性能pr分为拉伸蠕变、压缩蠕变和弯曲蠕变等。
9.疲劳性能
疲劳性能是指材料承受交变循环应力或应变时所引起的局部结构变化和内部缺陷发展的过程公使材料的力学性能下降并最终导致龟裂或*断裂。
10.摩擦与磨耗性能
(1)摩擦当两个互相接触的物体之间彼此有相对位移或相对运动趋势时,相互间产生阻碍位移或运动的机械作用力称为摩擦。阻碍物体之间产生相对位移或运动的力即为摩擦力。
按物体之间位移或运动形式的不同,摩擦可分为滚动摩擦、滑动摩擦和滚动一滑动摩擦; 按位移或运动的状态的不同,摩擦可分为动摩擦和静摩擦;按物体接触界面的润滑状况不同,摩擦可分为干摩擦、湿摩擦、纯净摩擦和边界摩擦等。
表征材料摩擦性能的主要指标是材料的摩擦因数。
(2)静摩擦因数产指两个互相接触的物体之间具有相对滑动趋势时,接触表面上所产生的阻碍其相对运动的最大摩擦力Fmax与接触表面上的法向力N之比。
(3)动摩擦因数}o指正压力与两物体之间产生相对滑动时的摩擦力之比。
(4)磨耗指在规定的试验载荷、温度、湿度和速度等条件下,经一定时间或距离后材料表面损失的量。
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