Модуль упругости при растяжении пленки
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.
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 l | 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 Fpвычисляют предел прочности при растяжении.
Удлинение измеряют прибором с погрешностью не более 2% в диапазоне 0,1–0,5 мм. База преобразователя перемещения L, 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 L.
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 формуле
где Fp – нагрузка, при которой образец разрушился, Н; S = 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:
где Dl – изменение расчетной длины образца в момент разрыва, мм; l – расчетная длина, мм.
Модуль упругости определяют по формуле
где 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
- ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ МАШИНА (тип, номер, год выпуска, шкала)
- АППАРАТУРА: (измеритель удлинения, тип и основные характеристики)
- МАТЕРИАЛ: (тип, марка или состав связующего, ГОСТ, дата изготовления)
- ОБРАЗЦЫ: (тип, размеры, количество, метод изготовления)
- УСЛОВИЯ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ: температура 20 °С, относительная влажность 50% в течение 24 ч.
- УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЯ: (температура, влажность, скорость нагружения)
- 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
- ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ МАШИНА (тип, номер, год выпуска, шкала)
- АППАРАТУРА: (измеритель удлинения, тип и основные характеристики)
- МАТЕРИАЛ: (тип, марка или состав связующего, ГОСТ, дата изготовления)
- ОБРАЗЦЫ: (тип, размеры, база, количество, метод изготовления)
- УСЛОВИЯ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ: температура 20 °С, относительная влажность 50 % в течение 24 часов.
- УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЯ: (температура, влажность, скорость нагружения)
- 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: Кордикова Е.И., кандидат технических наук, доцент кафедры механики материалов и конструкций БГТУ
Источник: Композиционные материалы: Лабораторный практикум, 2007 год
Дата в источнике: 2007 год
Источник
Дата введения 1982-07-01
Постановлением государственного комитета СССР по стандартам от 26 августа 1981 г. N 4058 дата введения установлена 01.07.82
Ограничение срока действия снято по протоколу N 5-94 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-12-94)
ВЗАМЕН ГОСТ 9550-71
ИЗДАНИЕ (май 2004 г.) с Поправкой (ИУС 11-89).
Настоящий стандарт распространяется на пластмассы и устанавливает методы определения модуля упругости при растяжении, сжатии и изгибе.
Стандарт не распространяется на ячеистые пластмассы и пленки из пластмасс.
Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 2345-80.
Термины, применяемые в настоящем стандарте, и их пояснения приведены в приложении.
1. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ
1.1. Сущность метода
Сущность метода заключается в определении модуля упругости при растяжении как отношения приращения напряжения к соответствующему приращению относительного удлинения, установленному настоящим стандартом.
1.2. Отбор образцов
1.2.1. Для испытания применяют образцы по ГОСТ 11262-80.
1.2.2. Количество образцов, взятых для испытания одной партии материала, а для анизотропных материалов в каждом из выбранных направлений, должно быть не менее 3.
1.3. Аппаратура
Для проведения испытания применяют аппаратуру по ГОСТ 11262-80, при этом испытательная машина должна обеспечивать скорость раздвижения зажимов (1,0±0,5)% в минуту, а прибор для измерения удлинения должен обеспечивать измерение с погрешностью не более 0,002 мм.
1.4. Подготовка к испытанию
1.4.1. Перед испытанием образцы кондиционируют в стандартной атмосфере по ГОСТ 12423-66 не менее 16 ч, если в нормативно-технической документации на конкретную продукцию нет других указаний.
1.4.2. Перед испытанием измеряют толщину и ширину образца по ГОСТ 11262-80.
1.5. Проведение испытания
1.5.1. Испытание проводят при температуре и относительной влажности, указанных в нормативно-технической документации на конкретную продукцию.
Если в нормативно-технической документации на конкретную продукцию нет других указаний, то испытание проводят в соответствии с ГОСТ 12423-66 при температуре (23±2) °С и относительной влажности (50±5)%.
1.5.2. Образец закрепляют в машину так, чтобы продольные оси зажимов и ось образца совпадали с линией, соединяющей точки крепления зажимов на испытательной машине.
1.5.3. На образце, закрепленном в зажимах, проводят установку и настройку прибора для измерения удлинения.
1.5.4. Образец нагружают при скорости раздвижения зажимов испытательной машины, обеспечивающей скорость деформации образца (1,0±0,5)% в минуту. Нагружение осуществляют до величины относительного удлинения 0,5%.
Если образцы разрушаются до достижения относительного удлинения 0,5%, нагружение проводят до меньшей величины деформации, установленной в нормативно-технической документации на конкретную продукцию.
1.5.5. Графическую запись нагрузки и деформации проводят в следующем масштабе:
100-150 мм на диаграмме должно соответствовать 0,4% относительного удлинения;
не менее 100 мм на диаграмме должно соответствовать приращению нагрузки, соответствующему увеличению относительного удлинения на 0,4%.
1.6. Обработка результатов
1.6.1. По диаграмме определяют значения нагрузки, соответствующие величинам относительного удлинения 0,1 и 0,3%. Допускаются меньшие значения относительного удлинения для образцов, предусмотренных в п.1.5.4.
1.6.2. Модуль упругости при растяжении () в МПа вычисляют по формуле
,
где — нагрузка, соответствующая относительному удлинению 0,3%, Н;
— нагрузка, соответствующая относительному удлинению 0,1%, Н;
— расчетная длина образца, мм;
— площадь начального поперечного сечения образца, мм;
— удлинение, соответствующее нагрузке , мм;
— удлинение, соответствующее нагрузке ,
мм.
1.6.3. За результат испытания принимают среднеарифметическое значение всех параллельных определений.
1.6.4. Величину стандартного отклонения вычисляют по ГОСТ 14359-69.
1.6.5. Результаты испытания записывают в протокол, который должен содержать следующие данные:
наименование и марку пластмассы и номер партии;
метод испытания;
наименование испытательной машины;
тип и марку прибора для измерения деформации;
условия проведения испытания (скорость нагружения, температура, графическая запись и т.д.);
тип испытуемого образца (форма, размеры);
условия подготовки испытуемого образца;
количество образцов, взятых для испытания;
среднеарифметическое определяемого показателя и стандартное отклонение;
дату испытания;
обозначение настоящего стандарта.
2. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ ПРИ СЖАТИИ
2.1. Сущность метода
Сущность метода заключается в определении модуля упругости при сжатии как отношения приращения напряжения к соответствующему приращению относительной деформации сжатия, установленному настоящим стандартом.
2.2. Отбор образцов
2.2.1. Для испытания применяют образцы по ГОСТ 4651-82. База измерения деформации должна составлять не менее 10 мм и не более высоты образца при измерении деформации прибором, установленным на образце.
При изготовлении образцов из изделий толщиной менее 5 мм используют образцы в форме прямоугольных пластин размерами (80±2)х(10,0±0,5) мм, а толщина образца равна толщине изделия. Для армированных пластмасс ширина образцов равна (15,0±0,5) мм. Для предотвращения потери устойчивости при испытании таких образцов применяют приспособление (черт.1).
Черт.1. Приспособление для испытания на сжатие образцов толщиной менее 5 мм
Приспособление для испытания на сжатие образцов толщиной менее 5 мм
Черт.1
2.2.2. Количество образцов должно соответствовать п.1.2.2.
2.3. Аппаратура
Для проведения испытания применяют аппаратуру по ГОСТ 4651-82, при этом испытательная машина должна обеспечивать скорость сближения опорных площадок со скоростью деформации образца (1,0±0,5)% в минуту, а прибор для измерения деформации сжатия должен обеспечивать измерение с погрешностью не более 0,002 мм.
2.4. Подготовка к испытанию
2.4.1. Перед испытанием образцы кондиционируют в стандартной атмосфере по ГОСТ 12423-66 не менее 16 ч, если в нормативно-технической документации на конфетную продукцию нет других указаний.
2.4.2. Перед испытанием измеряют размеры образцов по ГОСТ 4651-82.
2.5. Проведение испытания
2.5.1. Испытания проводят при температуре и относительной влажности, указанных в п.1.5.1.
2.5.2. Образец устанавливают на опорных плитах испытательной машины так, чтобы продольная ось образца совпадала с направлением действия силы.
2.5.3. Устанавливают прибор для измерения деформации. Деформацию при сжатии определяют измерением расстояния между площадками или по изменению базы на образце (см. п.2.2.1).
2.5.4. Образец нагружают при скорости сближения площадок испытательной машины, обеспечивающей скорость деформации образца (1,0±0,5)% в минуту. Нагружение осуществляют до величины деформации 0,5%.
Если образцы разрушаются до достижения относительной деформации 0,5%, нагружение осуществляют до меньшей величины деформации, установленной в нормативно-технической документации на конкретную продукцию.
2.5.5. Графическую запись нагрузки и деформации проводят в соответствии с п.1.5.5 при значениях относительной деформации сжатия, равных значениям относительного удлинения, указанных в п.1.5.5.
2.6. Обработка результатов
2.6.1. По диаграмме определяют значения нагрузки, соответствующие величинам относительной деформации 0,1 и 0,3%.
Допускаются меньшие значения относительной деформации при сжатии для образцов, предусмотренных в п.2.5.4.
2.6.2. Модуль упругости при сжатии () в МПа вычисляют по формуле
,
где — нагрузка, соответствующая относительной деформации 0,3%, Н;
— нагрузка, соответствующая относительной деформации 0,1%, Н;
— начальная высота образца или базы, мм;
— площадь начального поперечного сечения образца, мм;
— изменение высоты или базы, соответствующее нагрузке , мм;
— изменение высоты или базы, соответствующее нагрузке, ,
мм.
2.6.3. За результат испытания принимают среднеарифметическое значение всех параллельных определений.
2.6.4. Величину стандартного отклонения вычисляют, как указано в п.1.6.4.
2.6.5. Результаты испытания оформляют протоколом, как указано в п.1.6.5.
3. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ ПРИ ИЗГИБЕ
3.1. Сущность метода
Сущность метода заключается в определении модуля упругости при изгибе как отношения приращения напряжения к соответствующему приращению относительной деформации, установленному настоящим стандартом.
3.2. Отбор образцов
3.2.1. Для испытания применяют образцы по ГОСТ 4648-71.
3.2.2. Количество образцов должно соответствовать п.1.2.2.
3.3. Аппаратура
Для проведения испытания применяют аппаратуру по ГОСТ 4648-71, при этом испытательная машина должна обеспечивать скорость сближения нагружающего наконечника и опор, соответствующую скорости деформации образца (1,0±0,5)% в минуту, а прибор для измерения деформации образца должен обеспечивать измерение с погрешностью не более 0,01 мм.
3.4. Подготовка к испытанию
3.4.1. Перед испытанием образцы кондиционируют в стандартной атмосфере по ГОСТ 12423-66 не менее 16 ч, если в нормативно-технической документации на конкретную продукцию нет других указаний.
3.4.2. Перед испытанием измеряют размеры образцов по ГОСТ 4648-71.
3.5. Проведение испытания
3.5.1. Испытания на изгиб проводят двумя методами:
А — при нагружении по трехточечной схеме (черт.2);
Б — при нагружении по четырехточечной схеме (черт.3).
Черт.2. Трехточечная схема нагружения при изгибе
Трехточечная схема нагружения при изгибе
Метод А
Черт.2
Черт.3. Четырехточечная схема нагружения при изгибе
Четырехточечная схема нагружения при изгибе
Метод Б
— нагрузка; — расстояние между опорами; — прогиб; — эпюра момента
Черт.3
При методе А испытуемый образец нагружают наконечником в середине расстояния между опорами.
При методе Б испытуемый образец нагружают парой наконечников, расположенных в средней трети расстояния между опорами.
Выбор метода предусматривается в нормативно-технической документации на конкретную продукцию.
Прогиб измеряют:
в методе А — в середине расстояния между опорами (черт.2). Величину прогиба оценивают по величине перемещения подвижной части нагружающего устройства;
в методе Б — в соответствии с черт.3.
3.5.2. Испытания проводят при температуре и относительной влажности, указанных в п.1.5.1.
3.5.3. Расстояние между опорами () устанавливают в зависимости от толщины образца () от 15 до 17 мм и измеряют с погрешностью не более 0,5%.
3.5.4. На образце, лежащем на опорах, осуществляют установку и настройку прибора для измерения прогиба.
3.5.5. Образцы нагружают при скорости сближения нагружающего наконечника и опор, обеспечивающей скорость деформации образца (1,0±0,5)% в минуту.
Нагружение осуществляют до величины относительной деформации крайних волокон 0,5%.
Относительную деформацию крайних волокон () вычисляют по формуле
для метода А
;
для метода Б
,
где — значение прогиба, мм;
— толщина образца, мм;
— расстояние между опорами, мм.
Если образцы разрушаются до достижения относительной деформации крайних волокон 0,5%, нагружение осуществляют до меньшей величины деформации, установленной в нормативно-технической документации на конкретную продукцию.
3.5.6. Графическую запись нагрузки и деформации проводят в соответствии с п.1.5.5 при значениях прогиба, соответствующих значениям относительной деформации крайних волокон, указанных в п.1.5.5.
3.6. Обработка результатов
3.6.1. По диаграмме определяют значения нагрузки и прогиба, соответствующие значениям относительной деформации крайних волокон 0,1 и 0,3%.
Допускаются меньшие значения относительной деформации при изгибе для образцов, предусмотренных в п.3.5.5.
3.6.2. Модуль упругости при изгибе () в МПа вычисляют по формуле
для метода А
;
для метода Б
,
где — расстояние между опорами, мм;
— нагрузка при величине относительной деформации крайних волокон 0,3%, Н;
— нагрузка при величине относительной деформации крайних волокон 0,1%, Н;
— ширина образца, мм;
— толщина образца, мм;
— прогиб образца, соответствующий относительной деформации крайних волокон 0,3%, мм;
— прогиб образца, соответствующий относительной деформации крайних волокон 0,1%, мм
.
3.6.3. За результат испытания принимают среднеарифметическое значение всех параллельных определений.
3.6.4. Величину стандартного отклонения вычисляют, как указано в п.1.6.4.
3.6.5. Результаты испытания оформляют протоколом, как указано в п.1.6.5.
ПРИЛОЖЕНИЕ (справочное). Термины, применяемые в настоящем стандарте, и их пояснения
ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное
Понятие | Обозначение | Единица измерения | Определение |
Модуль упругости | МПа | Мера жесткости материала, характеризующаяся сопротивлением развитию упругих деформаций. | |
при растяжении | МПа | Модуль упругости определяют как отношение приращения напряжения к соответствующему приращению деформации | |
при сжатии | МПа | ||
при изгибе | МПа | ||
2. Скорость деформации | мин | Изменение относительной деформации растяжения или сжатия в единицу времени. Скорость деформации при растяжении и сжатии определяют как отношение скорости перемещения подвижного элемента испытательной машины () к длине образца между кромками зажимов или сжимающими площадками. При изгибе вычисляют по формуле для метода А ; для метода Б , где — скорость относительной деформации крайних волокон образца, равная 0,01 мин; — расстояние между опорами, мм; — толщина образца, мм. |
ПРИЛОЖЕНИЕ. (Поправка).
Текст документа сверен по:
официальное издание
М.: ИПК Издательство стандартов, 2004
Источник