拉伸强度和屈服强度的测试通常通过拉伸试验来完成。这种试验使用万能材料试验机(也称为拉力试验机)来进行,可以测量材料在受力时的力学性能。以下是具体的测试方法和步骤:
1. 试样制备
尺寸:根据相关标准(如ASTM D638, ISO 527等)制备试样。常见的试样形状包括哑铃形(dog-bone shape)和直条形。
表面处理:确保试样的表面无缺陷,避免影响试验结果。
数量:准备足够的试样以确保数据的代表性和可靠性。
2. 试验设备
万能材料试验机:用于施加拉伸载荷并测量材料的力学响应。
夹具:用于固定试样,确保其在试验过程中正确受力。
引伸计:用于测量试样的位移或应变。
数据采集系统:用于记录试验过程中的载荷、位移和温度等数据。
3. 试验步骤
安装试样:
将试样正确安装在万能材料试验机的夹具上,确保试样对中且不受初始应力。
如果需要测量应变,安装引伸计。
预加载:
对试样施加一个较小的预加载(通常是最大载荷的1%到5%),以消除夹具和试样之间的间隙,并确保试样受力均匀。
开始试验:
按照设定的试验速度(如5 mm/min, 10 mm/min)对试样施加拉伸载荷。
记录整个试验过程中的载荷-位移曲线和其他相关数据。
确定屈服点:
有明显屈服点的材料:观察应力-应变曲线,找到屈服点(应力-应变曲线上的第一个峰值或明显的非线性变化点)。
无明显屈服点的材料:使用0.2%偏移法。在弹性区域画一条平行于弹性模量直线的线,这条线与应力-应变曲线相交的点即为0.2%偏移屈服点。
继续加载直至断裂:
继续施加拉伸载荷,直到试样断裂。
记录最大拉伸载荷和相应的位移。
数据记录:
记录试样的最大拉伸载荷、屈服点的载荷、断裂伸长率等关键参数。
如果需要,还可以记录试样的应变硬化行为、弹性模量等其他性能指标。
4. 数据分析
计算拉伸强度:根据记录的最大拉伸载荷和试样的原始横截面积,计算材料的拉伸强度。
计算屈服强度:根据屈服点的载荷和试样的原始横截面积,计算材料的屈服强度。
计算断裂伸长率:根据试样断裂时的位移变化,计算材料的断裂伸长率。
绘制应力-应变曲线:将试验数据绘制成应力-应变曲线,分析材料的力学行为。
5. 报告编写
报告内容:包括试验目的、试验设备、试样制备、试验步骤、试验结果、数据分析、结论和建议。
报告格式:确保报告格式清晰、内容完整,便于阅读和理解。
6. 注意事项
温度控制:如果进行高低温试验,确保环境箱的温度控制精度高,避免温度波动对试验结果的影响。
试样对中:确保试样在夹具中对中,避免偏心载荷导致的误差。
数据准确性:使用高精度的数据采集系统,确保数据的准确性和可靠性。
安全措施:在试验过程中注意安全,特别是高温试验时,防止烫伤和火灾风险。
重复性:进行多次试验,确保数据的重复性和一致性。
7. 标准参考
国际标准:如ISO 527(塑料 - 拉伸性能的测定)。
美国标准:如ASTM D638(塑料拉伸性能的标准试验方法)。
中国标准:如GB/T 1040(塑料 拉伸性能的测定)。
通过这些详细的步骤和方法,可以准确地测定材料的拉伸强度和屈服强度,从而评估材料的力学性能。