Здесь можно разместить свое видео с You TUBE!

Определение прочности и модуля упругости при статическом изгибе полимерных материалов

Определение прочности материала при изгибе проводится в соответствии с ГОСТ 4648–71, а модуля упругости – по ГОСТ 9550-81.

Метод определения прочности при статическом изгибе заключается в кратковременном приложении нагрузки на образец пластмассы.

Образцы для испытаний изготавливают методом литья под давлением или механической вырезкой из пластин, полученных методом пластформования или прямого прессования. Образцы должны иметь вид бруска с размерами, указанными на рисунке 1 и в таблице 1. Вид образцов для испытаний на статический изгибРисунок 1: Вид образцов для испытаний на статический изгиб

 Таблица 1

Размеры, мм Тип образца
1 2
Длина L 120±2 Не менее 80±2
Ширина b 15±0,5 10±0,5
Толщина h 10±0,5 4±0,2

Для нагружения по трехточечной схеме применяют реверс (рисунок 2). Радиус наконечника 5±0,1 мм, радиус скругления опор 2±0,2 мм.

Нагружая образец до разрушения со скоростью передвижения наконечника 1–2 мм/мин (≈h/2) строят диаграмму деформирования, по максимальной нагрузке в момент разрушения определяют прочность при изгибе.

Модуль упругости при статическом изгибе определяют при нагружении образца в диапазоне до 0,2 Fp. Прогибы измеряют с погрешностью не более 0,1 мм индикатором часового типа ИЧ-10.Схема реверса для испытаний образцов на изгиб

В ходе эксперимента измеряют прогибы при двух значениях нагрузки усилий F1 = (0,05–0,1)×Fр и F2 = 0,2 Fр. Отсчеты при выбранных значениях сил производят до получения стабильных показаний.

Также модуль упругости определяется по диаграмме деформирования для нагрузок и прогибов, соответствующих значениям относительной деформации 0,1% и 0,3%.


Определение модуля упругости при изгибе: экспериментальная часть

Образец устанавливают в устройство с нагружающим наконечником и опорами, которое реализует трехточечную схему нагружения (см. рисунок 2). В зависимости от толщины образца расстояние между опорами устанавливают согласно соотношению  Lv=16·h±5.

Перед испытанием в средней трети образца замеряют его толщину и ширину с точностью до 0,01 мм. Образец устанавливают на опоры широкой стороной и производят нагружение наконечником по середине. Нагружение проводят плавно без толчков при постоянной скорости, равной 2 мм/мин. В процессе нагружения фиксируют нагрузку в момент разрушения. Образцы, разрушившиеся не в средней трети расстояния между опорами, в расчетах не используют.

Изгибающее напряжение σи при максимальной разрушающей нагрузке определяется так:Формула для расчета изгибающего напряжения

где Fp – разрушающая нагрузка, Н; Lv – расстояние между опорами, мм; b, h – ширина и толщина образца соответственно, мм.

Модуль упругости вычисляют по формуле Формула для расчета модуля упругостигде F1 = (0,05–0,1)×Fр и F2 = 0,2 Fр – усилия при нагружении образца, Н;  f1,  f2 – прогибы, соответствующие нагрузкам F1 и F2, мм; Lv – расстояние между опорами, мм; b, h – ширина и толщина образца, мм.

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

Результаты испытаний заносят в протокол.


Образцы протоколов испытаний

ПРОТОКОЛ № ____ от _____________

Определения модуля упругости при изгибе по ГОСТ 9550–80

  1. ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ МАШИНА (тип, номер, год выпуска, шкала)
  2. АППАРАТУРА: (реверс, измеритель прогиба, 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 ч.
  6. УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЯ: (температура, влажность, скорость нагружения)
  7. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ:
№ п/п Lv, мм Размеры образцов, мм Нагрузка, Н Прогиб, мм Еи, ГПа
h b F1 F2 f1 f2
1                
               
Среднее арифметическое значение  
Среднее квадратическое отклонение  
Коэффициент вариации, %  

Испытания провел:


ПРОТОКОЛ № ____ от _____________

Испытания на статический изгиб по ГОСТ 4648–71

  1. ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ МАШИНА (тип, номер, год выпуска, шкала)
  2. АППАРАТУРА: (реверс, измеритель прогиба, 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 Lv, мм Размеры образцов, мм Fp, Н f, мм sи, МПа
h b
1            
           
Среднее арифметическое значение  
Среднее квадратическое отклонение  
Коэффициент вариации, %  

Вид разрушения (для каждого образца) –

Испытания провел:


 

Список литературы:
Пластмассы. Метод испытания на статический изгиб: ГОСТ 4648–71. – Взамен ГОСТ 4648–63; введ. 01.01.1973. – М.: Изд-во стандартов, 1992. – 12 с.
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.
Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей (композитов). Метод испытания на изгиб при нормальной, повышенной и пониженной температурах: ГОСТ 25.604–82. – Введен 01.07.84. М.: Изд-во стандартов, 1983.– 16 с.

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