大变形相关性能检测
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发布时间:2025-05-30 12:52:48 更新时间:2025-05-29 12:52:49
点击:0
作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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大变形相关性能检测是材料科学与工程领域中的一项关键测试环节,尤其在评估高分子材料(如橡胶、弹性体、泡沫塑料)、生物组织、柔性复合材料等在承受远超其线性弹性范围、直至发生显著塑性变形或断裂过程中的力学行为时至关重要。这类测试旨在揭示材料在极端应力或应变状态下的强度、韧性、延展性、能量吸收能力、回复性及失效模式,为产品设计、安全评估、寿命预测及材料优化提供核心数据支撑,广泛应用于汽车、航空航天、生物医学、建筑减震、体育器材及包装等行业。
大变形测试涵盖多种关键性能指标:
1. 大应变拉伸/压缩性能: 测定材料在拉伸或压缩至断裂或极高应变(通常>100%,某些弹性体可达1000%以上)下的应力-应变曲线。关键参数包括:断裂强度、断裂伸长率/压缩率、屈服强度(如果存在)、弹性模量(初始或割线模量)、韧性(应力-应变曲线下面积)。
2. 循环加载下的变形行为: 评估材料在多次加载-卸载循环中的行为,如应力软化(Mullins效应)、永久变形(残余应变)、滞后损失、蠕变与应力松弛等,反映材料的能量耗散和耐久性。
3. 撕裂强度: 测量材料抵抗裂纹扩展的能力,常用裤形撕裂、直角撕裂或梯形撕裂试样。
4. 穿刺与顶破强度: 评估材料抵抗尖锐或钝头物体穿透的能力(如薄膜、防护材料)。
5. 回复性能: 测试材料在经历大变形卸载后的形状恢复速度和程度(回弹率)。
进行大变形测试需依赖高精度、大行程的专用设备:
1. 电子万能材料试验机: 核心设备,配备高精度力传感器(量程需覆盖预期最大载荷)和宽量程、高分辨率的位移传感器(光学或激光引伸计)。必须具备:
2. 动态力学分析仪: 用于在振荡载荷下研究材料在大应变范围内的粘弹性行为,如储能模量、损耗模量、损耗因子随应变振幅的变化。
3. 专用测试装置: 如落锤冲击试验机(用于高速穿刺/冲击)、双轴拉伸试验机(模拟更复杂的变形场)、扭辫分析仪等。
方法的选择取决于测试目的和材料特性:
1. 准静态单轴拉伸/压缩测试: 按标准速率加载至断裂,记录完整的应力-应变曲线。需特别注意试样尺寸(标距、宽度、厚度)对结果的影响,以及夹持端效应和肩部形状的设计。
2. 循环拉伸/压缩测试: * 恒定应变幅循环: 研究材料在固定最大应变下反复加载卸载的行为(如Mullins效应)。 * 递增应变幅循环: 逐步增加最大应变,评估材料在不同应变水平下的响应。 * 应力松弛: 快速拉伸至设定应变并保持,测量应力随时间衰减。 * 蠕变: 施加恒定应力,测量应变随时间增长。
3. 撕裂测试: 使用特定几何形状的试样(如ASTM D624 裤形撕裂),以恒定速率撕裂,记录撕裂力。
4. 穿刺/顶破测试: 使用规定直径的穿刺头或顶破球,以恒定速度穿透试样,记录穿透力和位移。
5. 回弹测试: 通常将材料压缩或拉伸至设定大变形并保持一段时间,然后快速卸载,测量卸载后不同时刻的残余变形或计算回弹率。
大变形测试需遵循国际、国家或行业标准以确保结果的可比性和可靠性,常用标准包括:
1. ISO 国际标准: * ISO 37: 硫化橡胶或热塑性橡胶 - 拉伸应力应变性能的测定。 * ISO 7743: 硫化橡胶或热塑性橡胶 - 压缩应力应变性能的测定。 * ISO 34-1: 硫化橡胶或热塑性橡胶 - 撕裂强度的测定 - 第1部分:裤形、直角形和新月形试样。 * ISO 34-2: 第2部分:小试样(德尔夫特试样)。 * ISO 6383-1, -2: 塑料.薄膜和薄片.耐撕裂性的测定(埃莱门多夫法)。 * ISO 13937-2: 纺织品.织物撕裂性能.第2部分:裤形试样撕裂力的测定(单撕裂法)。 * ISO 12236: 土工合成材料 - 静态顶破试验(CBR顶破)。 * ISO 9073-4: 纺织品.非织造布试验方法.第4部分:抗撕裂性的测定(梯形法)。
2. ASTM 美国材料与试验协会标准: * ASTM D412: 硫化橡胶和热塑性弹性体拉伸试验方法。 * ASTM D575: 橡胶性能的标准试验方法 - 压缩下。 * ASTM D624: 常规硫化橡胶和热塑性弹性体撕裂强度的标准试验方法。 * ASTM D1938: 塑料薄膜和薄片抗撕裂扩展的标准试验方法(梯形撕裂法)。 * ASTM D3786: 纺织品液压胀破强度的标准试验方法(膜片胀破强度测试仪法)- 常用于织物但也适用于薄膜。 * ASTM D4833: 土工布、土工膜及相关产品的索引穿刺强度的标准试验方法。 * ASTM D3574: 软质多孔材料 - 块状聚氨酯泡沫的标准试验方法(包含拉伸、撕裂、压缩等)。
3. GB/T 中国国家标准: 如 GB/T 528 (硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定), GB/T 529 (硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定), GB/T 1040 (塑料 拉伸性能的测定) 等,其内容常等效或参照ISO标准。
在进行大变形相关性能检测时,必须严格依据选定的标准规定进行试样的制备、状态调节、测试环境(温湿度)、测试速度、数据采集频率等,并正确使用和维护校准合格的仪器设备,才能获得准确可靠、具有可比性的数据。
证书编号:241520345370
证书编号:CNAS L22006
证书编号:ISO9001-2024001
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