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塑料拉伸斷裂強(qiáng)度如何檢測?(內(nèi)附142種塑料拉伸斷裂強(qiáng)度數(shù)值表)
斷裂拉伸強(qiáng)度指塑料在最終斷裂前能承受的應(yīng)力大小。這一數(shù)值對應(yīng)的是材料拉伸至無法恢復(fù)的臨界點(diǎn),此時材料會從彈性變形轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄宰冃巍?/span>
了解這一性能絕非單純關(guān)注數(shù)字,而是為了掌握材料在實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)。改性塑料制造商通過分析該性能,能在平衡成本與合規(guī)要求的前提下,設(shè)計(jì)出更安全、更堅(jiān)固、更可靠的材料。簡而言之,拉伸強(qiáng)度測試有助于預(yù)測塑料在壓力下的行為,確保其滿足當(dāng)下高要求的應(yīng)用場景。
選擇合適的聚合物,首先要了解其強(qiáng)度特性。本指南將帶你了解如何測定塑料行業(yè)常用各類聚合物的斷裂拉伸強(qiáng)度,助你自信做出材料選擇。
拉伸強(qiáng)度:基礎(chǔ)概念、單位與類型
拉伸強(qiáng)度的定義
拉伸強(qiáng)度是塑料材料在不失效的前提下,能承受的最大拉應(yīng)力。這種應(yīng)力產(chǎn)生于材料被拉伸的過程中,也是材料從彈性變形向塑性變形轉(zhuǎn)變的臨界點(diǎn)。
當(dāng)應(yīng)力解除時,塑料材料會經(jīng)歷以下兩種變形:
彈性變形:材料會恢復(fù)原始尺寸,這種變形具有可逆性和非永久性,僅適用于小應(yīng)變情況。
塑性變形:材料無法恢復(fù)原始尺寸,這種過程具有永久性和不可逆性。
拉伸強(qiáng)度的單位
拉伸強(qiáng)度的計(jì)量單位為單位橫截面積所承受的力。在國際單位制中,拉伸強(qiáng)度的單位包括:
帕斯卡(Pa)
兆帕(MPa)
吉帕(GPa)
在美國,為方便測量,常用的拉伸強(qiáng)度單位包括:
磅力 / 平方英寸(lbf/in2 或 psi)
千磅力 / 平方英寸(kpsi)
拉伸強(qiáng)度的三種類型
拉伸強(qiáng)度主要分為三類:
屈服強(qiáng)度(A):材料在不發(fā)生永久變形的前提下能承受的應(yīng)力。想了解更多屈服拉伸強(qiáng)度相關(guān)內(nèi)容 ?
極限強(qiáng)度(B):材料能承受的最大應(yīng)力。
斷裂強(qiáng)度(C):應(yīng)力 - 應(yīng)變曲線上斷裂點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力坐標(biāo)。
應(yīng)力-應(yīng)變曲線顯示了屈服點(diǎn) (A)、極限強(qiáng)度點(diǎn) (B) 和斷裂點(diǎn) (C) 的抗拉強(qiáng)度
換句話說,材料首先發(fā)生彈性形變——當(dāng)應(yīng)力釋放時,它們會恢復(fù)到原來的形狀。然后,在更大的力作用下,它們會發(fā)生塑性形變,這就是屈服——當(dāng)應(yīng)力釋放時,它們已被永久拉伸成新的形狀。最后,它們會發(fā)生斷裂;這最終歸結(jié)為拉伸應(yīng)力或斷裂點(diǎn)。
抗拉強(qiáng)度通常被稱為極限抗拉強(qiáng)度。
什么是斷裂拉伸強(qiáng)度?
斷裂拉伸強(qiáng)度(TS)衡量的是塑料試樣在拉伸過程中、斷裂前能承受的最大應(yīng)力。部分材料會發(fā)生脆性斷裂,斷裂過程較為突然;另一些材料則會在斷裂前發(fā)生變形或伸長。該強(qiáng)度以致使物體斷裂所需的拉應(yīng)力或壓應(yīng)力為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn),也被稱為斷裂強(qiáng)度。
因此,它是以下場景中重要的力學(xué)性能指標(biāo):
材料評估
質(zhì)量控制
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
建模分析
失效分析
應(yīng)力 - 應(yīng)變曲線如何測量拉伸強(qiáng)度?
當(dāng)物體受到拉伸力作用時,會發(fā)生伸長變形。在彈性變形區(qū)域,可通過應(yīng)力 - 應(yīng)變曲線獲取材料的受力行為,這一規(guī)律被稱為胡克定律。力所產(chǎn)生的伸長量取決于塑料材料本身及物體的尺寸。
應(yīng)力的定義
應(yīng)力指塑料單位面積上所承受的力,單位為牛 / 平方米(N/m2)或帕斯卡(Pa)。
公式:σ = F/A其中:
σ 代表應(yīng)力
F 代表作用力
A 代表試樣的橫截面積
應(yīng)變的定義
應(yīng)變指單位長度的伸長量,由于是長度比值,應(yīng)變無單位。
公式:ε = ΔL/L?;ΔL = L-L?其中:
ε 代表應(yīng)變
L? 代表被拉伸棒材的原始長度
L 代表拉伸后的長度
ΔL 代表棒材的伸長量,即上述兩種長度的差值
測量塑料拉伸性能的測試方法有哪些?
一般來說,“拉伸試驗(yàn)方法”用于測量材料的彈性模量。
常用的方法有:
ASTM D638 - 塑料拉伸性能標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。
ISO 527-1:2012 - 拉伸性能的測定。
這些方法用于測定塑料和塑料復(fù)合材料的拉伸性能。測定是在特定的條件下進(jìn)行的,這些條件包括:
預(yù)處理
溫度
濕度
機(jī)器速度
測試樣品呈標(biāo)準(zhǔn)啞鈴形。
對于 ASTM D638 標(biāo)準(zhǔn),測試速度由材料規(guī)范決定。對于 ISO 527 標(biāo)準(zhǔn),強(qiáng)度和伸長率的測試速度通常為 5 或 50 mm/min,模量測試速度通常為 1 mm/min。
塑料的拉伸斷裂強(qiáng)度數(shù)值
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