Определение механических характеристик полимерных материалов при испытании на растяжение (стр. 2 )

* Среднее значение площади, из трёх рассчитанных по результатам измерений.

Примечания ________________________________________________________________________________________

Рис. 3 Диаграмма растяжения. 1 – типичная диаграмма растяжения материалов, имеющих предел текучести, 2 – типичная диаграмма растяжения материалов, не имеющих предел текучести, е – заданная для данного материала остаточная деформация, при которой определяется условный предел текучести.

3. Вычисляются следующие величины:

3.1. Предел прочности σв:

, МПа

3.2. Предел текучести (условный предел текучести) σту:

, МПа

3.3. Относительное удлинение при разрыве, εр:

, %

3.4. Относительное удлинение соответствующее пределу текучести, εт:

, %

3.5. Несущая способность материала:

, Н/м,

несущая способность для слоистых пластиков вычисляется удельная:

, Н/м

4. Результаты расчётов заносятся в таблицу 1, рассчитываются средние значения σв, σТу, εр, εТ, Fнс, Fунс.

5. Провести статистическую обработку результатов испытаний, см. приложение 1.

6. Сформулировать вывод по работе.

Лабораторная работа 2.

ОПРЕДЕЛЕ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ

ПЛАСТМАССЫ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ ОБРАЗЦОВ

Цель работы - определить модуль упругости пластмассы при растяжения как отношение приращения напряжения к соответствующему приращению относительного удлинения.

Образцы для испытаний и метод их крепежа на испытательной машине описаны в руководстве к выполнению лабораторной работы 1.

Определение модуля упругости производят двумя методами согласно [7].

МЕТ0Д I

1. Проводят испытание на растяжение (см. лаб. работу 1) и определяют максимальное усилие и относительное удлинение при разрыве, выдерживаемое образцом.

2. Испытываемый образец устанавливается в специальные зажимы, которые крепятся к захватам испытательной машины. Зажимы должны обеспечивать надежное крепление образца и совпадение продольной оси образца с направлением растяжения.

3. Производят трехкратное нагружение и разгружение образца (тренировку) до ε = 0,5%. При тренировке определяют величины нагрузок, соответствующие ε = 0,1%, ε = 0,5%. На образцах, разрушающихся в процессе тренировки при ε < 0,5% тренировку производят до величины нагрузки, равной 0,1 Nв.

4. Нагружают образец до ε = 0,1% или до N1 = 0,03 Nв (предварительная нагрузка).

5. При минимальной скорости нагружения (1 мм/мин) а производят нагружение образца, фиксируя нагрузку и деформацииза за равные промежутки времени. Количество ступеней при нагружении до ε = 0,5% или F1 = 0,1 Fр должно быть не менее 8. Время нагружения должно быть не более 2 мин. На каждой ступени нагрузки замеряют соответствующее значение деформации. Данные, полученные при выполнении п. п. 1,3,4,5, заносят в протокол механических испытаний (табл.2),

6. Результаты, полученные при нагружении, откладывают на графике (рис. 5). Через полученные точки проводят прямую.

7. С полученного графика снимают:

- для образцов, не разрушившихся при ε = 0,5%:

F1 – нагрузку соответствующую относительной деформации ε = 0,1%;

F5 – нагрузку соответствующую относительной деформации ε = 0,3%;

- для образцов, разрушающихся при ε > 0,5%:

ε1 - относительную деформацию в процентах при нагрузке F1 = 0,03 Fр

ε9 - относительную деформацию в процентах при нагрузке F9 = 0,1 Fр

8. Величину модуля определяют по формуле:

, МПа

Здесь нагрузка F измеряется в Н, S – площадь поперечного сеченья образца S0 = b·h – мм2.

Рис. 5. Диаграмма разрушающее усилие – удлинение.

Таблица 2

ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЙ НА РАСТЯЖЕНИЕ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ

Тип испытательной машины ____________________________ ,

Скорость нагружения ____________________________ м/c,

Температура воздуха ____________________________ ºС,

Влажность воздуха ____________________________ %.

Тренировка

Ступенчатое нагружение

Размеры образца

А0 мм2

F1 Н

F2 Н

Δl1 мм

Δl2 мм

Ep МПа

№, п. п.

Fi, H

Δl, мм

εi, %

Ширина b, мм

Толщина h, мм

Длина l0, мм

0,1 0,5

0,03 0,10

1

2

3

4

5

6

7

8

9

По испытанию образца до разрушения Nв =

Примечания ____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________

МЕТОД II

1. Проводят испытание образца на растяжение по [6] (см. лаб. раб. 1) и определяют максимальное усилие, выдерживаемое образцом Fр и строят диаграмму (рис. 3).

2. Испытываемый образец устанавливается в специальные зажимы, которые крепятся к захватам испытательной машины. Зажимы должны обеспечивать надежное крепление образца и совпадение продольной оси образца с направлением растяжения.

3. Производят трехкратное нагружение и разгружение образца (тренировку) до ε = 0,5%. При тренировке определяют величины нагрузок, соответствующие ε = 0,1%, ε = 0,5%. На образцах, разрушающихся в процессе тренировки при ε < 0,5% тренировку производят до величины нагрузки, равной 0,1 Fр.

4. На образце, закрепленном в зажимах, проводят установку, и настройку прибора для измерения удлинения.

5. Образец нагружают при скорости раздвижения зажимов испытательной машины, обеспечивающей скорость деформации образца 1,0±0,5% минуту. Нагружение осуществляют до величини относительного удлинения 0,5%.

6. Графическую запись нагрузки (рис. 6) и деформации проводят в следующем масштабе:

-  100-150 мм на диаграмме должно соответствовать 0,4% относительнго удлинения;

-  не менее 100 мм на диаграмме должно соответствовать приращению нагрузки, соответствующему увеличению относительного удлинения на 0,4%,

Рис. 6. Графическую запись нагрузки от деформации

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ

1. С полученного графика снимают:

- для образцов, не разрушающихся при ε = 0,5%:

F1 - нагрузку, соответствующую относительной

деформации ε1 = 0,1%,

F2 - нагрузку, соответствующую относительной

деформации ε2 = 0,3%.

- для образцов, разрушающихся при ε < 0,5%:

ε1 - относительную деформацию в процентах при

нагрузке F1 = 3% Fв

ε2 - относительную деформацию в процентах

F2 = 10% Fв (Fв - разрушающая нагрузка)

2. Модуль упругости при растяжении Ер (в MПa) вычисляют по формуле:

, МПа

где

l0 – расчетная длина образца в мм,

S0 – средняя площадь начального поперечного сечения образца в мм2,

Δl1 – удлинение в мм, соответствующее нагрузке F1,

Δl2 – удлинение в мм, соответствующее нагрузке F2.

3. За результат испытаний принимают среднее арифметическое значение, полученное при испытании трех образцов.

4. Результаты испытании заносят в протокол (таблица 2).

7. Сформулировать вывод по работе.

Лабораторная работа 3.