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塑料的力學(xué)性能
工程塑料作為一種結(jié)構(gòu)材料，塑料線盤其力學(xué)性能是最重要的性能，力學(xué)性能由其結(jié)構(gòu)特性所決定。以拉伸性能為例，塑料的拉伸性能是其力學(xué)性能中最重要、最基本的性能之一，拉伸性能指標(biāo)在很大程度上決定了工程塑料的使用范圍。在拉伸應(yīng)力作用下，工程塑料的應(yīng)力應(yīng)變行為與金屬材料有很大不同，主要表現(xiàn)在屈服后的應(yīng)力應(yīng)變特點(diǎn)。下面小編一一為大家介紹幾種基本的塑料力學(xué)性能：
1.拉伸性能
(l)拉伸強(qiáng)度在規(guī)定的試驗(yàn)溫度、濕度與試驗(yàn)速度下，在試樣上沿縱軸方向施加拉伸載荷使其破壞，試樣斷裂時(shí)所受的最大拉仲應(yīng)力。單位以Pa表示。
(2)斷裂伸長率在應(yīng)力作用下，試樣斷裂時(shí)標(biāo)線間距離的增加量與初始標(biāo)距之比，用百分率表示。
(3)拉伸彈性模量在比例極限內(nèi)，材料所受拉伸應(yīng)力與材料產(chǎn)生的相應(yīng)應(yīng)變之比。
(4)泊松比在材料比例極限內(nèi)，由均勻分布的縱向應(yīng)力所引起的橫向應(yīng)變與相應(yīng)的縱向應(yīng)變之比的絕對值。
(5)應(yīng)變材料在應(yīng)力作用下，產(chǎn)生的尺寸變化與原始尺寸之比。
(6)拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線由應(yīng)力 應(yīng)變的相應(yīng)值彼此對應(yīng)地繪成的曲線。通常以應(yīng)力值作為縱坐標(biāo)，應(yīng)變值作為橫坐標(biāo)。
2.沖擊性能
(1)懸臂梁沖擊強(qiáng)度 懸臂梁沖擊試驗(yàn)是使用懸壁梁沖擊試驗(yàn)機(jī)，在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下，對垂直懸臂夾持的試樣施以沖擊載荷，使試樣破裂，以試樣單位寬度所消耗的功表征材料韌性的一種方法。
(2)簡支梁沖擊強(qiáng)度簡支梁沖擊試驗(yàn)是使用簡支梁沖擊試驗(yàn)機(jī)，在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下對一水平放置并兩端支撐的試樣施以沖擊力，使試樣破裂，以試樣單位截面積所消耗的功表征材料韌性的一種方法。
(2)簡支梁沖擊強(qiáng)度 簡支梁沖擊試驗(yàn)是使用簡支梁沖擊試驗(yàn)機(jī)，在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下對一水平放置并兩端支撐的試樣施以沖擊力，使試樣破裂，以試樣單位截面積所消耗的功表征材料韌性的一種方法。
3.壓縮性能
塑料的壓縮性能主要包括壓縮應(yīng)力、壓縮應(yīng)變、壓縮變形、壓縮負(fù)荷一變形曲線、壓縮屈服應(yīng)力、壓縮偏置屈服應(yīng)力、壓縮強(qiáng)度、細(xì)長比和壓縮模量。
(1)壓縮應(yīng)變 指試樣的壓縮變形與試樣原始高度的比，為無量綱的比值。
(2)壓縮負(fù)荷-變形曲線以壓縮試驗(yàn)全過程中的壓縮負(fù)荷為縱坐標(biāo)，以對應(yīng)的變形為橫坐標(biāo)繪圖所獲得的曲線圖。
(3)幾壓縮屈服應(yīng)力指在壓縮試驗(yàn)的負(fù)荷一變形曲線上第一次出現(xiàn)的應(yīng)變或變形增絕負(fù)荷不增加的壓應(yīng)力值，以MP·表示·應(yīng)力無增加而應(yīng)變增加時(shí)的第一點(diǎn)被稱作屈服點(diǎn)。
(4)壓縮偏置屈服應(yīng)力在壓縮試驗(yàn)的負(fù)荷一變形曲線的橫坐標(biāo)上，在規(guī)定的變形百分?jǐn)?shù)處平行于曲線的直線部分作一直線，此直線與由線的交點(diǎn)稱偏置屈服點(diǎn)，偏置屈服點(diǎn)所對應(yīng)的應(yīng)力稱偏置屈服應(yīng)力，以MPa表示。
(5)壓縮強(qiáng)度指在壓縮試驗(yàn)中試樣所承受的最大壓縮應(yīng)力，以MPa表示。
(6)細(xì)長比指橫截面積均勻的實(shí)心圓柱體的高度與最小回轉(zhuǎn)半釋之比。
(7)規(guī)定壓縮應(yīng)變指材料不破壞時(shí)的最大允許壓縮應(yīng)變。
(8)規(guī)定應(yīng)變壓縮應(yīng)力指達(dá)到規(guī)定應(yīng)杏時(shí)的壓縮應(yīng)力，以MPa表示。
(9)壓縮模量指應(yīng)力一應(yīng)變曲線的線性范圍內(nèi)，壓縮應(yīng)力與壓縮應(yīng)變之比，以MPa表示。
4.彎曲性能
工程塑料的彎曲性能是衡量塑料在經(jīng)受彎山負(fù)荷作用時(shí)的重要性能之一，分為撓度、彎曲應(yīng)力與彎曲強(qiáng)度。
(1)撓度 彎曲試驗(yàn)過程中，試樣跨度中心的頂面或底面偏離原始位置的距離。
(2)彎曲應(yīng)力 試樣在彎曲過程中的任意時(shí)刻，中部截面上外層纖維的最大正應(yīng)力。
(3)彎曲強(qiáng)度 試樣在彎曲負(fù)荷下破裂或達(dá)到規(guī)定撓度時(shí)能承受的最大應(yīng)力。
5.剪切性能
(1)層問剪切強(qiáng)度由纖維增強(qiáng)塑料相鄰層之間沿平行層方向產(chǎn)生的相對滑動稱為層間剪切，抵杭由層f}}剪切而產(chǎn)生的切應(yīng)力稱為層間剪切強(qiáng)度。
(2)沖壓式剪切強(qiáng)度對層合材料在垂直層合方向施加切應(yīng)力而發(fā)生的剪切稱為沖壓剪切，抵抗由沖壓式剪切而產(chǎn)生切應(yīng)力的能力稱為沖壓式剪切強(qiáng)度。對玻璃纖維織物增強(qiáng)的塑料板材，這種強(qiáng)度也稱為斷紋剪切強(qiáng)度，對短切玻璃纖維增強(qiáng)的塑料稱為剪切強(qiáng)度。
(3)硬質(zhì)微孔塑料剪切強(qiáng)度在剪切作用下硬質(zhì)微孔塑料發(fā)生破壞時(shí)單位剪切面積承受的剪切力稱為剪切強(qiáng)度。
6.硬度
硬度是指塑料抵抗其他材料或物體的壓人、劃痕或回彈性的能力。硬度是表征材料軟硬程度的有條件性的定量反映，其本身不是單純的確定的物理量，而是由材料的塑性、彈性和韌性等力學(xué)性能組合的綜合性能參數(shù)。工程塑料硬度的大小不僅與材料本身的特性有關(guān)，在很大程度上也取決于測試條件和測量方法。
測試硬度的方法很多，主要有布氏C Brir}ell)硬度、洛氏(Rockwell }硬度、邵氏(Shore)硬度、巴氏C Barcol)硬度、莫氏(Mohs )硬度、刮痕(Scratch )硬度、維氏(Vickers)硬度，努普(snoop)硬度、比爾鮑姆(Bier6aum)硬度和球壓痕硬度等。
(1)布氏硬度(HB)把一定直徑的鋼球，在規(guī)定的負(fù)荷作用下時(shí)間后，以試樣上壓痕深度或壓痕直徑來計(jì)算單位面積上承受的力。
(2)洛氏硬度洛氏硬度有兩種表示方法:洛氏標(biāo)尺硬度和洛氏壓人試樣并保持一定a硬度。
①洛氏標(biāo)尺硬度用規(guī)定的壓頭對試樣先施加初負(fù)荷，接著施加主負(fù)荷，然后再返回初負(fù)荷，用前后兩次初試驗(yàn)負(fù)荷作用下壓頭壓人試樣的深度差計(jì)算便可得到洛氏標(biāo)尺硬度。洛氏標(biāo)尺硬度適用于硬質(zhì)塑料，適用于硬質(zhì)塑料的洛氏硬度計(jì)有L:, M, R三種標(biāo)尺。
②洛氏。硬度規(guī)定使用的R標(biāo)尺、壓頭直徑為12. 7xnm、主試驗(yàn)負(fù)荷為588. 4N的條件下，以在總試驗(yàn)負(fù)荷作用下測得的壓入深度，并將其計(jì)作以0.002rnm 為單位的數(shù)值，經(jīng)換算便可得到洛氏a硬度。洛氏a硬度適用于軟質(zhì)塑料。
(3)邵氏硬度邵氏硬度也稱為肖氏硬度，是指在規(guī)定負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)壓痕器作用下，經(jīng)過嚴(yán)格規(guī)定的時(shí)間，壓痕器的壓針壓人試樣的深度。邵氏硬度分為邵氏八和邵氏D硬度。邵氏D適用于較軟的塑料，邵氏D適用于較硬的塑料。
(4)巴氏硬度巴氏硬度也稱為巴柯爾硬度，屬于壓人式(壓痕)硬度，是以特定壓頭在標(biāo)準(zhǔn)彈簧的壓力作用下壓入試樣，以壓痕的深淺來表征試樣的硬度。測試時(shí)可以直接從巴氏硬度計(jì)讀取巴氏硬度值。巴氏硬度適用于測量硬質(zhì)和纖維增強(qiáng)塑料及其板材、型材和制品的硬度。
(5)球壓痕硬度球壓痕硬度是指以規(guī)定直徑的鋼球，在試驗(yàn)負(fù)荷作用下，乖直壓人試樣表面，經(jīng)過規(guī)定的時(shí)間后，以單位壓痕面積所承受的壓力表示該試樣的硬度。
7.耐撕裂性能
塑料的耐撕裂性能是衡量軟質(zhì)或薄膜塑料耐撕裂力的程度。測量塑料耐撕裂性能的方法有埃萊門多夫撕裂法、褲形撕裂法和軟質(zhì)泡沫塑料撕裂法等。
(1)埃萊門多夫撕裂法埃萊門多夫撕裂法是指在規(guī)定載荷條件下使薄而軟的塑料薄膜或片材試樣切出規(guī)定的切口，測定試樣切口承受規(guī)定大小擺錘貯存能量所產(chǎn)生的撕裂力，以撕裂強(qiáng)度表示，單位為N。
測試時(shí)可以直接從埃萊門多夫撕裂測試儀上讀得撕裂強(qiáng)度。該方法適用于測試山聚烯烴、聚氯乙烯、聚酷、復(fù)合薄膜和薄片等材料的成品和半成品裁取的試樣。
(2)褲形撕裂法褲形撕裂法是指測量撕裂試樣增生所需能量的測試方法，測試時(shí)采用切口長度為試樣長度一半的試樣，在切口所形成的兩“褲腿”上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，使試樣在長度方向上被*撕裂所需的平均力或最大力來表示，以試樣單位厚度承受的力表示撕裂強(qiáng)度，單位為N/mm。
褲形撕裂法適用于厚度為1 mm以下的軟質(zhì)和硬質(zhì)薄膜材料或片材，但是測量時(shí)材料不能硬到在試驗(yàn)中發(fā)生脆性破壞或延伸性太大。該方法不適用于測量泡沫材料。
(3)軟質(zhì)泡沫塑料撕裂法軟質(zhì)泡沫塑料撕裂法是指將規(guī)定形狀和尺寸的軟質(zhì)泡沫塑料試樣夾在拉力試驗(yàn)機(jī)夾具上，測定試樣撕裂時(shí)最大力值的一類試驗(yàn)。試樣撕裂最大力值與試釋厚度之比稱為撕裂強(qiáng)度。
8.蠕變性能
在恒定溫度和濕度條件下，塑料在恒定外加載荷作用下，首先發(fā)生彈性變形，變形隨著載荷作用時(shí)間的增加而增加，當(dāng)變形達(dá)到一定程度后，作為結(jié)構(gòu)材料的塑料構(gòu)件就不能再使甩了;當(dāng)變形達(dá)到一定程度后，去除外載荷后變形能夠逐漸恢復(fù)，這種變形隨載荷作用時(shí)間的增加而增加的變化稱為蠕變。因此在應(yīng)用工程塑料作為受力結(jié)構(gòu)件的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，蠕變性能是材料非常重耍的參數(shù)。
根據(jù)作用力的不同，塑料的蠕變性能pr分為拉伸蠕變、壓縮蠕變和彎曲蠕變等。
9.疲勞性能
疲勞性能是指材料承受交變循環(huán)應(yīng)力或應(yīng)變時(shí)所引起的局部結(jié)構(gòu)變化和內(nèi)部缺陷發(fā)展的過程公使材料的力學(xué)性能下降并最終導(dǎo)致龜裂或*斷裂。
10.摩擦與磨耗性能
(1)摩擦當(dāng)兩個(gè)互相接觸的物體之間彼此有相對位移或相對運(yùn)動趨勢時(shí)，相互間產(chǎn)生阻礙位移或運(yùn)動的機(jī)械作用力稱為摩擦。阻礙物體之間產(chǎn)生相對位移或運(yùn)動的力即為摩擦力。
按物體之間位移或運(yùn)動形式的不同，摩擦可分為滾動摩擦、滑動摩擦和滾動一滑動摩擦; 按位移或運(yùn)動的狀態(tài)的不同，摩擦可分為動摩擦和靜摩擦;按物體接觸界面的潤滑狀況不同，摩擦可分為干摩擦、濕摩擦、純凈摩擦和邊界摩擦等。
表征材料摩擦性能的主要指標(biāo)是材料的摩擦因數(shù)。
(2)靜摩擦因數(shù)產(chǎn)指兩個(gè)互相接觸的物體之間具有相對滑動趨勢時(shí)，接觸表面上所產(chǎn)生的阻礙其相對運(yùn)動的最大摩擦力Fmax與接觸表面上的法向力N之比。
(3)動摩擦因數(shù)}o指正壓力與兩物體之間產(chǎn)生相對滑動時(shí)的摩擦力之比。
(4)磨耗指在規(guī)定的試驗(yàn)載荷、溫度、濕度和速度等條件下，經(jīng)一定時(shí)間或距離后材料表面損失的量。
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