力学性能测试

拉伸性能测试

基本概念：在拉伸试验中，保持这种受力状态终，就是测量拉伸力直至材料断裂为止，所承受的zui大拉伸应力称为拉伸强度。

实验原理：拉伸实验是对材料沿纵轴方向施加静态拉伸负荷，使其破坏。通过测定试样的屈服力破坏力和材料标距间的伸长来求得材料的屈服强度、拉伸强度和伸长率。

基本定义：

拉伸应力：试样在计量标距范围内，单位初始横截面上承受的拉伸负荷。

拉伸强度：在拉伸试验中试样直到断裂为止，所承受的zui大拉伸应力。

拉伸断裂应力：在拉伸应力-应变曲线上，断裂时的应力。

拉伸屈服应力：在拉伸应力-应变曲线上，屈服点处的应力。

断裂伸长率：在拉力作用下，试样断裂时，标线间距离的增加量与初始标距之比，以百分率表示。

弹性模量：在比例极限内，材料所受应力与产生响应的应变之比。

应力-应变曲线

由应力-应变的相应值彼此对应的绘成曲线，通常以应力值作为纵坐标，应变值作为横坐标。应力-应变曲线一般分为两个部分：弹性变形区和塑性变形区，在弹性变形区，材料发生可*恢复的弹性变形，应力和应变呈正比例关系。曲线中直线部分的斜率即是拉伸弹性模量值，它代表材料的刚性。弹性模量越大，刚性越好。在塑性变形区，应力和应变增加不在呈正比关系，zui后出现断裂。

常用拉伸试样形状

高聚物的应力-应变曲线

实验步骤：

①试样的状态调节和试验环境按国家标准规定。

②在试样中间平行部分做标线，示明标距。

③测量试样中间平行部分的厚度和宽度，精确0。01mm，II型试样中间平行部分的宽度，精确到0。05mm，测3点，取算术平均值。

④夹具夹持试样时，要使试样纵轴与上下夹具中心连线重合，且松紧适宜。

⑤选定试验速度，进行试验。

⑥记录屈服时负荷，或断裂负荷及标距间伸长。试样断裂在中间平行部分之外时，此试样作废，另取试样补做。

实验影响因素

(1)成型条件：由试样自身的微观缺陷和微观不同性引起

(2) 温度和湿度：

(3)拉伸速度：塑料属于粘弹性材料，其应力松弛过程与变形速率紧密相关，需要一个时间过程

(4)预处理：材料在加工过程中，由于加热和冷却的时间和速度不同，易产生局部应力集中，经过在一定温度下的热处理或称退火处理，可以消除内应力，提高强度

(5)材料性质：结晶度、取向、分子量及其分布、交联度

(6)老化:老化后强度明显下降

压缩性能测试

基本概念：试样破坏时的zui大压缩载荷除以试样的横截面积，称为压缩强度极限或抗压强度。压缩试验是测定材料在轴向静压力作用下的力学性能的试验，是材料机械性能试验的基本方法之一。与拉伸试验相似，通过压缩试验可以作出压缩曲线。

实验原理：

压缩是实验室常见的一种力学试验，是把试样置于万能试验机的两压板之间，并在沿试样两端面的主轴方向，以恒定速率施加一个可以测量的大小相等相反的力，并使试样沿轴向方向缩短，而径向方向增大，产生压缩变形，直到试样破裂或者变形达到规定的如25%的数值为止。施加的负荷由试验机上直接读得，并按下式计算其压缩应力。

σ=P/F

式中：σ-压缩应力，MPa；P-压缩负荷，N；F-试样原始横截面积，mm2。

试样在压缩负荷作用下高度的该变量称为压缩变形，按下式计算：

ΔH=H0-H

式中：ΔH-试样的压缩形变，mm；H0-试样原始高度，mm；H-压缩过程中任何时刻试样的高度，mm。

ε=ΔH/ H0

式中：ε-试样压缩应变；ΔH-试样的压缩形变，mm；H0-试样原始高度，mm；H-压缩过程中任何时刻试样的高度，mm。

E=（σ2-σ1）/(ε2-ε1)

式中：E-试样的压缩模量，MPa。

基本定义：

压缩屈服应力：指应力-应变曲线上di一次出现应变增加而应力不增加的转折点（屈服点）对应的应力，以MPa表示。

压缩强度：指在压缩试验中试样承受的zui大压缩应力，以MPa表示，它不一定是试样破坏瞬间所承受的压缩应力。

定应变压缩应力：指规定应变时的压缩应力，即与应变为25%时对应的应力值，以MPa表示。

压缩模量：指在应力-应变曲线的线性范围内，压缩应力与压缩应变的比值，以MPa表示，取应力-应变曲线上两点的应力差与对应的应变之比。

影响因素：

(1)试样的细长比:（试样高度与试样截面的zui小回转半径之比）是zui大的影响因素。由于试样受压时，其上下端面与试验机压板之间产生较大的摩擦力，阻碍试样上下两端面的横向变形，试样高度越小，影响程度越大。

(2)实验速度:一般来讲，随着实验速度的增加，压缩强度与压缩应变值均有所增加。实验速度在1-5mm/min时变化较小。压缩试验的同一试样必须在同一实验速度下进行，并且选用较低的实验速度。