压缩与弯曲实验.pdf

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1、-压缩实验压缩实验实验目的实验目的1熟悉高分子材料压缩性能测试标准条件、测试原理及其操作；2了解测试条件对测定结果的影响。实验原理实验原理将试样夹持在专用压缩夹具上，对试样施加静态压缩负荷，通过负荷指示器、变形指示器以及计算机处理，测绘出试样的压缩负荷变形曲线以及变形过程中的特征量如在压缩实验过程中的任一时刻，试样单位原始横截面积所承受的压缩负荷压缩应力、由压缩负荷引起的试样高度的改变量 压缩变形、在压缩实验的负荷变形曲线上第一次出现的应变或变形增加而负荷不增大的压应力值 压缩屈服应力、在压缩实验的负荷变形曲线的横坐标上，在规定的变形百分数处如0.2的压缩应变平行于曲线的直线局部划一直线，取直

2、线与负荷一变形曲线交点的负荷值与试样的原始截面积之比 压缩偏置屈服应力、在压缩实验过程中，试样所承受的最大压缩应力 压缩强度、在应力一应变曲线的线性范围内，压缩应力与压缩应变之比压缩模量。原材料试样原材料试样1试样形状和尺寸试样应为正方柱体或矩形柱体或圆柱体，试样各处高度相差不大于0.1mm，两端面与主轴必须垂直。圆柱体：直径100.2mm，高200.2mm。正方柱体：横截面边长100.2mm，高200.2mm。矩形柱体：截面边长150.2mm，100.2mm，高200.2mm。2试样所有外表均应无可见裂纹、刮痕或其他可能影响结果的缺陷。3各向同性材料每组试样至少5 个。4各向异性材料每组取1

3、0个试样，垂直于和平行于各向异性的主轴方向各取5 个试样。本次实验试样采用注塑成型高密度聚乙烯弯曲大试样。设备设备能以规定恒定速度移动，并具有以下各组件的实验机均可使用。实验机应由国家计量部门定期检定。1压缩夹具能准确地沿试样轴向施加负荷，外表粗糙度为Ra0.8 的硬化钢压板，并应装有自动对中装置2负荷指示器。指示试样所承受的压缩负荷，在规定的实验速度内没有惯性滞后，指示负荷的精度为指示值的1或更高。3变形指示器测定在实验过程中任何时刻两个压板与试样接触面之间或试样两固定点之间距离的装置。在规定负荷速率下不应有滞后，其准确度应为指示值的1或更高。4测微计适用于测量试样的尺寸，精度为0.01mm

4、。实验步骤实验步骤1除非产品标准另有规定，否则试样应按GB2918进展状态调节实验。2沿试样高度方向测量三处横截面尺寸计算平均值。测量试样高度精度到0.01mm。3必要时安装变形指示器。.z.-4把试样放在两压板之间，并使试样中心线与两压板中心连线重合，确保试样端面与压板外表平行。调整实验机，使压板外表恰好与试样端面接触，并把此时定为测定形变的零点。5 根据材料的规定调整实验速度。假设没有规定，则调整速度1mm/min 表1中速度A2。易变形的材料可以采用表中给出的较高速度。表1实验速度工程速度A1速度A2速度B速度C速度 mm/min12510公差 502020206开动实验机并记录以下各项

5、：1适当应变间隔时的负荷及相应的压缩应变；2试样破裂瞬间所承受的负荷，以牛顿为单位；3如试样不破裂，记录在屈服或偏置屈服点及规定应变值为25时的压缩负荷，以牛顿为单位。数据处理数据处理1压缩强度、压缩屈服应力、压缩偏置屈服应力和在规定应变时的压缩应力按式 l计算。=p/F1式中为压缩强度、压缩屈服应力、压缩偏置屈服应力和规定应变时的压缩应力，MPa；p 分别为相应应力或强度的负荷值，N；F试样的原始横截面积，mm2。2压缩应变和压缩屈服应力时的压缩应变按式2计算。=h/h02式中计算的应变值；h试样的原始高度的变化，mm；h0试样的原始高度，mm。3压缩模量按式3计算。E/3式中E压缩模量，M

6、Pa；s 应力应变曲线的线性范围内的任意应力值，MPa；e 与应力应变曲线的线性范围内的应力相对应的应变值。4计算标准偏差S，可按式4计算：取M位有效数字。式中s标准偏差；*i单个测定值组测定值的算术平均值；n测定个数。实验记录实验记录表 2 压缩实验记录及数据处理试样序号123宽度 mm11.1011.2010.92厚度 mm4.244.244.24最大载荷 N4571.504834.004511.00弹性模量 Mpa1084.981159.971149.54最大应力 Mpa97.1337101.79497.4281.z.-45平均值标准差10.9210.9011.014.244.244.2

7、44423.504568.00451.60153.281125.211139.011131.7429.1495.538399.308798.24062.3956思考题思考题七、结果与谈论1.实验过程中那些因素会影响实验结果？如何防止？答：一、试样本身的气泡，孔隙，杂质以及尺寸，毛刺，飞边，外表光洁度。打注塑时就应该注意，选择的材料要质地透明，肉眼观察不到气泡，孔隙和杂质，外表光滑、平整，无气泡、无机械损伤及无杂质是对试样的要求。但在制样过程中，试样的外表容易出现磨伤。锯后在截面上产生的毛刺要用沙纸和锉刀磨干净。二、试样的中心线应与两压板的中心连线重合，如果不重合，偏离很大的情况下，实验数据会出

8、现很大的偏离，实验的可信度会大打折扣。三、测试速度也是影响实验结果的重要因素，实验速度对压缩强度也有显著的影响，当实验速度很快的时候材料中的分子链还来不及松弛，于是材料显示出比平时高的最大载荷、弹性模量和最大应力值，如果实验速度过于缓慢，则分子链由于过度松弛，会造成测量数据偏低，结果不准确。2.从实验结果分析 PS 的压缩特性。答：PS 这种材料是透光率最好的材料之一，它的压缩弹性模量很大，说明了这种材料的硬度很大，但是 PS 很脆，是一种需要在其中添加增韧剂的材料。弯曲实验弯曲实验实验目的实验目的1熟悉高分子材料弯曲性能测试标准条件、测试原理及其操作；2了解测试条件对测定结果的影响。实验原理

9、实验原理本实验对试样施加静态三点式弯曲负荷，通过压力传感器、负荷及变形指示器，测定试样在弯曲变形过程中的特征量如弯曲过程中任何时刻跨度中心处截面上的最大外层纤维正应力弯曲应力、当挠度等于规定值时的弯曲应力定挠度时弯曲应力、在定挠度前或之时破断瞬间所到达的弯曲应力弯曲破坏应力、在规定挠度前或之时，负荷到达最大值时的弯曲应力弯曲强度、最大负荷时的弯曲应力、超过定挠度时，负荷到达最大值时的弯曲应力表观弯曲强度。原材料试样原材料试样PS聚苯乙烯标准试样长为 80mm，宽为 100.5mm，厚为 40.2mm。试样测试速度为 2.00.4mm/min实验跨度L=161d实验温度：20实验湿度：74%实验

10、条件实验条件按国家标准GB9341-88，实验条件如下：1实验跨度L=161d，跨度测量准确至0.5以内。2实验速度调节，标准试样速度为2.00.4mm/min非标准试样的实验速度按下式计算：.z.-式中V 实验速度，mm/min；Sr 应变速率，每分钟0.01；L 跨度，mm；h 试样厚度，mm。3规定挠度为试样厚度的1.5 倍或之前出现断裂时，试样跨度中心的底面偏离原始位置的距离。实验设备实验设备1任何一种可做弯曲实验的设备均可使用。2实验机的速度应是恒速、可调，负荷值应从每级表盘满量程的 10%90%之间，但不小于实验机最大负荷的4%开场读取，示值的允许误差在1%之内。电子拉力实验机按有

11、关规定执行。3实验装置如下列图：4实验机应备有测定变形的装置，测量精度为0.1mm。实验步骤实验步骤1按GB 103979中第3、4 条调节实验环境和处理试样。2测量试样中间局部的宽度和厚度。宽度测量准确到0.05 mm，厚度测量准确到0.01 mm，测量三点取其算术平均值。3根据试样断裂的负荷选择负荷范围。4根据厚度选择跨度、速度和压头。5将试样放于支座上，假设一面加工的试样，将加工面朝向压头，压头与试样应是线接触，并保证与试样宽度的接触线垂直于试样长度方向。6开动实验机，加载并记录以下数值：1在规定挠度前或之时出现断裂的材料，记录断裂弯曲负荷值；2出现最大负荷时，记录最大负荷值。3在到达规

12、定挠度时，不断裂的材料测定规定挠度时的弯曲负荷值。如有特殊要求，可按要求测定超过规定挠度的弯曲负荷值，但此时按式计算的弯曲强度称为表观弯曲强度。凡试样断裂在实验跨度三等分中间局部以外的数值应作废，另补试样实验。试验记录试验记录表 1 弯曲实验记录试样序号12345平均值标准差宽度 mm10.1810.1410.1410.1410.1610.152厚度 mm4.244.244.244.244.244.24最大载荷 N153.850152.050149.950155.450157.200153.7002.837弹性模量 Mpa3304.123269.243241.383222.933311.893

13、219.9138.5817最大应力 Mpa84.052283.826882.669085.701287.317284.83331.7786结果的计算和表示结果的计算和表示1弯曲应力或弯曲强度t公斤/厘米2式中P试样所承受的弯曲负荷规定挠度时的负荷、破坏负荷、最大负荷值，N；L试样跨度，mm；b试样宽度，mm；h试样厚度，mm。.z.-2弯曲弹性模量EfEf由负荷-挠度曲线的初始局部，按下式计算：式中Ef弯曲弹性模量，MPa；L 试样跨度，mmb试样宽度，mm；h试样厚度，mm；P在负荷-挠度曲线的线性局部上选定点的负荷，N；Y与负荷相对应的挠度，mm。3计算一组试样的算术平均值，取三位有效数字

14、，计算标准偏差值S可按下式计算：式中*i单个测定值组测定值的算术平均值；n测定个数。思考题思考题1.为什么弯曲实验要规定试样的宽度，并由厚度决定？答：测试材料的弯曲应力和强度的目的是和其他材料作比较，如果作比较的材料的前提条件不一致，则实验所得的数据便没有可比性，无法作为判断材料谁的性质更好的标准。当实验的条件和材料的前提条件形状尺寸、温度和湿度等都一样时，实验数据便可以用来比较材料的性能。当材料的厚度很薄时，最大弯曲应力很小以致实验用机器都无法很准确的测出来，当材料的厚度很厚时，最大弯曲应力会显的异常的大，可能会超出测量范围，这时可以适当增加材料的。2.跨度、实验速度对弯曲强度的测试结果有何

15、影响？答：跨度增大后，由杠杆原理中力臂增加了，则最大载荷会减小，相应的最大应力和弹性模量也会变小，反之就会增大；实验速度对弯曲强度也有显著的影响，当实验速度很快的时候材料中的分子链还来不及松弛，于是材料显示出比平时高的最大载荷、弹性模量和最大应力值，如果实验速度过于缓慢，则分子链由于过度松弛，会造成测量数据偏低，结果不准确。3.从实验结果，分析 PS 材料的弯曲特性。答：PS 在标准样条实验时，表现出弹性模量很大，但是最大载荷很小，说明 PS 这种材料是很硬，但很脆的，很容易发生脆性断裂，实际上在平常使用的 PS不考虑折光率中都添加了一些韧性材料，以改进PS 的韧性，增强 PS 的机械性。.z.