新旧标准中塑料弯曲模量的计算方法比较

您所在的位置:网站首页 应力psi的计算方式 新旧标准中塑料弯曲模量的计算方法比较

新旧标准中塑料弯曲模量的计算方法比较

2024-07-15 14:32| 来源: 网络整理| 查看: 265

新标准中规定了弹性模量的测量,先根据给定的弯曲应变εfi=0.0005和εfi=0.0025,得出相应的挠度S1和S2(Si=εfiL2/6h),而弯曲模量Ef=(σf2-σf1)/(εf2-εf1)。其中σf2和σf1分别为挠度S1和S2时的弯曲应力。新标准还规定此公式只在线性应力-应变区间才是精确的,即对大多数塑料来说仅在小挠度时才是精确的。由此公式可以看出,在应力-应变线性关系的前提下,是由应变为0.0005和0.0025这两点所对应的应力差值与应变差值的比值作为弯曲模量的。这种新的计算方法避免了旧标准中存在的几个缺陷。 (1) 明确规定了获取弯曲模量的取值范围,即在应力-应变线性部分,以应变为0.0005和0.0025这两点作为明确的取值点。

(2) 不再用单点测定模量,而是用应变点间的割线作为弯曲模量的取值段,减少了由于单点取值造成的数据误差和异常跳动。以目前正在使用的万能材料试验机为例,若弯曲试验的速度为2.0mm/min,该设备的采点率为20点/S,那么通过计算可得出应变为0.0005和0.0025这两点间的采点间隔为3点。也就是说,若将应变0.0005作为第一个采集点,那么应变0.0025则是第五个采集点,以这两点间的割线计算出弯曲模量。目前,对于一些更先进的试验设备而言,其采点率可以达到1000点/s,那么经过换算得出应变0.0005到应变0.0025间的采点间隔有250点之多。这样,采点间隔越多,受客观因素影响就越少,得出的模量值也就越精确。这种计算方法相对于老标准由单点获取模量有了很大的改进。

那么,新标准中为什么要规定这样两个应变非常小的点作为其取值点呢?对于一些高分子材料,如玻璃态高聚物弯曲时,曲线的初始阶段是一段直线,材料表现出虎克弹性行为,即在这段范围内停止弯曲,移去外力,试样将立刻恢复原状。这段线性区应力-应变一般只有百分之几,但当应变达到百分之几以后,一些硬弹性材料就会产生不太典型的屈服,也可以说是开始进入塑性变形区域,其应力-应变曲线仍为直线但渐渐产生偏折。所以新标准中明确规定弯曲模量的计算只限定在线性应力-应变区,且以应变为0.0005和0.0025这两点作为取值点。事实上,由弯曲曲线可以看出,在挠度不断增加后,应力-应变线性部分在不断延伸并渐渐偏离最初的线性轨道,斜率也变得逐渐平缓起来;在挠度较大的区域,或许也能捕捉到一段近似线性的区域,但此时求出的弯曲模量与小挠度时相差较大,这一现象可由表2看出。

表2:某材料应力-应变线性区的不同区域得出的不同模量值 采样段号 应变/mm·mm-1 弯曲模量/MPa 1 0.0005~0.0025 1 916 2 0.0025~0.0045 1 688 3 0.0045~0.0065 1 508 4 0.0065~0.0085 1 330 5 0.0085~0.0105 1 250 2. 提高实际测量的准确性 2.1实际测量中遇到的困难

我们已经知道要获得弯曲模量,就要在应力-应变曲线的初始线性部分的一个极小范围内取值。即便是用计算机软件来控制试验,由于取值的范围太小,也会给测量带来很大的困难。

有些试验设备的精度不高,无法采集到0.0005和0.0025这样小的应变,这就需要提高传感器的精度。有些设备虽然有足够的精度,但软件没有应变设定的功能,这就需要将应变量转化为挠度值,将应力-应变曲线转化为负荷-挠度曲线,通过设定挠度区间间接地定义应变区间,再进行弯曲模量的测定。以上这些问题都可以通过设备升级或数据转化得以解决。但我们仍然会遇到一个很常见且很棘手问题,即在大量的试验过程中,在应变0.0005到0.0025这个范围内测得的弯曲模量的数值出入很大返回搜狐,查看更多



【本文地址】


今日新闻


推荐新闻


CopyRight 2018-2019 办公设备维修网 版权所有 豫ICP备15022753号-3