Определение прочности и модуля упругости при растяжении полимерных материалов

Определение прочности материала при растяжении проводится по ГОСТ 11262, а определение модуля упругости – по ГОСТ 9550-81.

Образцы для испытаний термопластов и армированных пластиков должны соответствовать типу и размерам, указанным на рисунке и в таблице.Образцы для испытаний материалов на растяжение

Рисунок 1: Образцы для испытаний материалов на растяжение (Числовые значения параметров приведены в таблице 1)

Образец типа 1 применяют для испытаний пластмасс с высоким относительным удлинением при разрыве (полиэтилен, пластифицированный поливинилхлорид), образец типа 2 – для испытаний большинства материалов (термореактивные, термопластичные и слоистые пластики), образец типа 3 в форме полоски – для испытаний стеклопластиков.

Таблица 1

Размеры образцов, мм Образец типа
1 2 3
Общая длина l1, не менее 115 150 250
Расстояние между метками, определяющими положение кромок зажимов на образце, l2 80±5 115±5 170±5
Длина рабочей части l3 33±1 60±1
Расчетная длина l0 25±1 50±1 50±1
Ширина головки b1 25±0,5 20±0,5 25±0,5
Ширина рабочей части b2 6±0,4 10±0,5
Толщина h 2±0,2(от 1 до 3) 4±0,4(от 1 до 10) 2±0,2(от 1 до 6)

Диаграмму растяжения строят при нагружении образца до разрушения. Скорость нагружения – 2,0±0,4 мм/мин. По удлинению в момент разрушения Dl определяют относительно удлинение при разрыве e.

По максимальному значению нагрузки Fp вычисляют предел прочности при растяжении.

Удлинение измеряют прибором с погрешностью не более 2% в диапазоне 0,1–0,5 мм. База преобразователя перемещения L0, устанавливаемого на образец, не менее 20 мм.

По диаграмме деформирования определяют значения нагрузок F1 и F2 и удлинение Dl1 и Dl2, соответствующих относительному удлинению 0,1% и 0,3% и рассчитывают модуль упругости при растяжении.

При невозможности записи диаграммы деформирования модуль упругости определяют при циклическом нагружении образца (до получения стабильных приращений) в диапазоне усилий F1 = (0,05–0,1)×Fр до F2 = 0,2×Fр. При значениях нагрузки F1 и F2 определяют приращение Dl на базе L0.


 Испытания полимерных материалов на растяжение:  экспериментальная часть

 Испытания на растяжение полимерных материалов проводят при температуре 23±2°С в соответствии с ГОСТ 11262–80 и ГОСТ 9550–81.

Перед испытанием замеряют ширину и толщину образцов в рабочей части с точностью до 0,01 мм не менее чем в трех местах и вычисляют площадь поперечного сечения. В расчет принимают наименьшую площадь поперечного сечения.

Перед испытанием на образец наносят необходимые метки (без повреждения образцов), ограничивающие его базу и положение кромок захватов (таблица).

Образцы закрепляют в зажимы испытательной машины по меткам, определяющим положение кромок зажимов, таким образом, чтобы продольные оси зажимов и ось образца совпадали между собой и с направлением движения подвижного зажима. Зажимы затягивают равномерно, чтобы не было проскальзывания образца в процессе испытания, но при этом не происходило его разрушение в месте закрепления. Далее настраивают прибор для замера деформаций.

Затем образец нагружают возрастающей нагрузкой, величину которой фиксируют по шкале динамометра. Скорость нагружения составляет 25 мм/мин при определении прочности и относительного остаточного удлинения. В момент разрушения фиксируют наибольшее усилие и определяют прочность при растяжении по формулеформуладля расчета прочности при растяжении

где Fp – нагрузка, при которой образец разрушился, Н; S0 = b×h – начальное поперечное сечение образца, мм2; b, h – ширина и толщина образца соответственно, мм.

Образцы, разрушившиеся за пределами рабочей части, за результат не принимают.

По удлинению в момент разрушения Dl определяют относительное удлинение при разрыве e:

формула для расчета относительного удлинения при разрывегде Dl – изменение расчетной длины образца в момент разрыва, мм; l0 – расчетная длина, мм.

Модуль упругости определяют по формуле

формула для расчета модуля упругости при растяжениигде F1, F2 – значения нагрузок, соответствующих относительному удлинению 0,1% и 0,3%, Н; Dl1, Dl2 – удлинение при нагрузках F1, F2 соответственно, мм.

За результат измерения прочности, относительного удлинения и модуля упругости принимают среднее арифметическое значение для всех образцов.

Результаты испытаний заносят в протокол.


 Образцы протоколов испытаний на растяжение

ПРОТОКОЛ № ____ от _____________

Испытания на растяжение по ГОСТ 11262–80

  1. ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ МАШИНА (тип, номер, год выпуска, шкала)
  2. АППАРАТУРА: (измеритель удлинения, тип и основные характеристики)
  3. МАТЕРИАЛ: (тип, марка или состав связующего, ГОСТ, дата изготовления)
  4. ОБРАЗЦЫ: (тип, размеры, количество, метод изготовления)
  5. УСЛОВИЯ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ: температура 20 °С, относительная влажность 50% в течение 24 ч.
  6. УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЯ: (температура, влажность, скорость нагружения)
  7. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ:
№ п/п l0, мм Размеры образцов, мм S0, мм2 F, Н sр, МПа 
 h  b
1            
           
Среднее арифметическое значение, МПа  
Среднее квадратическое отклонение  
Коэффициент вариации, %  

Испытания провел:


ПРОТОКОЛ № ____ от _____________

Определения модуля упругости при растяжении по ГОСТ 9550–81

  1. ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ МАШИНА (тип, номер, год выпуска, шкала)
  2. АППАРАТУРА: (измеритель удлинения, тип и основные характеристики)
  3. МАТЕРИАЛ: (тип, марка или состав связующего, ГОСТ, дата изготовления)
  4. ОБРАЗЦЫ: (тип, размеры, база, количество, метод изготовления)
  5. УСЛОВИЯ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ: температура 20 °С, относительная влажность 50 % в течение 24 часов.
  6. УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЯ: (температура, влажность, скорость нагружения)
  7. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ:
№ п/п l0, мм Размеры образцов, мм S0, мм2 Нагрузка, Н Удлинение, мм Ер, ГПа
h b F1 F2 l1 l2
1                  
                 
Среднее арифметическое значение  
Среднее квадратическое отклонение  
Коэффициент вариации, %  

Испытания провел:


 Читайте также: Механические свойства полимеров

Список литературы:
Пластмассы. Метод определения модуля упругости при растяжении, сжатии и изгибе: ГОСТ 9550–81. – Взамен ГОСТ 9550–71; введ. 01.07.1982. – М.: ИПК Изд-во стандартов, 2004. – 8 с.
Пластмассы. Метод испытания на растяжение: ГОСТ 11262–80. – Взамен ГОСТ 11262–76; введ. 01.12.1980. – М.: Изд-во стандартов, 1986.– 16 с.
Пластмассы. Методы механических испытаний. Общие требования: ГОСТ 14359–69. – Введен 01.01.1970. – М.: Изд-во стандартов, 1979.– 21 с.
 Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей (композитов). Метод испытания плоских образцов на растяжение при нормальной, повышенной и пониженной температурах: ГОСТ 25.601–80. – Введен 01.07.81. – М.: Изд-во стандартов, 1980.– 16 с.

Автор:
Источник: Композиционные материалы: Лабораторный практикум, 2007 год
Дата в источнике: 2007 год
Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter