標(biāo)準(zhǔn)代號:D 882-09 |
塑料片材拉伸性能的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法[1]
本標(biāo)準(zhǔn)以固定標(biāo)準(zhǔn)代號D 882頒布。緊跟在標(biāo)準(zhǔn)代號之后的數(shù)字為標(biāo)準(zhǔn)初次通過的年份,或zui近一次修訂的年份。在圓括號內(nèi)的數(shù)字為該標(biāo)準(zhǔn)zui近一次重新批準(zhǔn)的年份。上標(biāo)(ε)為自上一次修訂或重新批準(zhǔn)至今版本上的變動。
本試驗方法已被批準(zhǔn)由美國國防部的所屬各署使用,并取代聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)試驗方法406中的1013方法。
1. 范圍
1.1 本試驗方法規(guī)定了塑料片材和薄膜(厚度小于1.0mm)拉伸性能的試驗方法。
注1——薄膜被強(qiáng)制定義為額定厚度不大于0.25mm(0.01in)的片材。
注2——厚度大于1mm(0.04in)的塑料應(yīng)按D 638試驗方法測試其拉伸性能。
1.2 本試驗方法可以測試符合上述厚度和試驗機(jī)負(fù)荷量程的所有塑料。
1.2.1 夾具的靜態(tài)稱重、和恒定速率分離試驗——本試驗方法使用以恒定速率分離的夾具夾住試驗樣本的兩端。
1.3 本試驗方法通過分離夾、拉伸指示器或標(biāo)距線的位移,得出試驗樣本的拉伸度。
1.4 彈性拉伸系數(shù)的測量步驟,包括一定的應(yīng)變率。
注3——拉伸系數(shù)是使用分離夾測量拉伸度得來的,使用5.2所描述的伸長計進(jìn)行測量的規(guī)定也包括在本步驟中。
1.5 從本試驗方法中獲得的數(shù)據(jù),可以使用在工程學(xué)設(shè)計中。
1.6 所有數(shù)值采用單位制。圓括號內(nèi)的數(shù)值僅供參考。
1.7本標(biāo)準(zhǔn)不包含任何與標(biāo)準(zhǔn)的使用相關(guān)的安全問題(如果存在的話)。在使用本標(biāo)準(zhǔn)前,使用者有責(zé)任建立合適的安全與衛(wèi)生規(guī)程,并制定標(biāo)準(zhǔn)的使用限制。
注4——本試驗方法與ISO 527-3相似,但技術(shù)上二者不能等同。ISO 527-3可使用其他類型的樣本、測試速度不同,并需要使用伸長計或表距線。
2. 相關(guān)文件
2.1 ASTM標(biāo)準(zhǔn):[2]
D 618試驗用塑料的調(diào)理的標(biāo)準(zhǔn)實施規(guī)程
D 638塑料抗拉特性的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法
D 4000塑料材料的標(biāo)準(zhǔn)分類系統(tǒng)
D 5947 固體塑料樣本物理尺寸的試驗方法
D 6287切片和壓片試驗樣品的標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程
E 4試驗機(jī)力鑒定規(guī)程
E 691測定試驗方法精密性進(jìn)行實驗室間研究的標(biāo)準(zhǔn)實施規(guī)范
2.2 ISO標(biāo)準(zhǔn)
ISO 527-3塑料 拉伸性能的測定—— 第3部分:薄膜和薄板材的試驗條件[3]
3. 術(shù)語
3.1 定義——塑料拉伸試驗相關(guān)術(shù)語和符號的定義,見試驗方法D 638的附錄。
3.1.1 線性夾具——夾具的設(shè)計應(yīng)使全部夾力沿垂直于試驗樣本的直線分布。這樣的夾具通常由一個標(biāo)準(zhǔn)水平夾面和一個半圓形對面組成。
3.1.2 撕裂破壞——從樣本的邊緣開始破裂,以足以產(chǎn)生荷載變形曲線的緩慢速率穿過整個樣本的一種拉伸斷裂。
4. 意義和應(yīng)用
4.1 本試驗方法測得的拉伸性能對材料的定義和描述、質(zhì)量控制和規(guī)格劃分非常有價值。拉伸性能會隨著樣本厚度、制備方法、試驗速度、夾具種類、和拉伸度測量方法的變化而變化。因此,當(dāng)需要比對結(jié)果時,必須嚴(yán)格控制這些因素。除其他特殊材料有明確規(guī)范外,本試驗方法應(yīng)被用作仲裁。許多材料的規(guī)范可能要求使用本試驗方法,但為了符合規(guī)范必須先進(jìn)行一些程序上的調(diào)整。因此建議在使用本試驗方法前先查閱相關(guān)材料規(guī)范。D4000分類系統(tǒng)中的表1列出了現(xiàn)存的ASTM材料標(biāo)準(zhǔn)。
4.2 拉伸性能可為科研、工程學(xué)設(shè)計、質(zhì)量控制和規(guī)格劃分提供相關(guān)數(shù)據(jù)。但是,在判斷實際使用中材料長時間受力的情況時,不能只參考本試驗所得數(shù)據(jù)。
4.3 彈性拉伸系數(shù)是薄塑料片材的硬度指數(shù)。若試驗環(huán)境得到控制,試驗結(jié)果將具有的非常好的重現(xiàn)性。若比較不同材料的硬度,應(yīng)使用同樣尺寸的樣本。
4.4 拉伸斷裂能(TEB)是指樣本處于破裂臨界點時每單位體積所含的總能量。這一特性在一些文件中被稱為韌性,用來評估那些經(jīng)常承受較大負(fù)荷的材料的性能。但是,應(yīng)變率、樣本參數(shù)、尤其是樣本瑕疵,可能會造成結(jié)果嚴(yán)重波動。因此,將TEB試驗結(jié)果用于zui終應(yīng)用產(chǎn)品的設(shè)計時,應(yīng)格外小心。
4.5 材料被撕裂破壞得到的不規(guī)則數(shù)據(jù)不能與普通破壞得到的數(shù)據(jù)相比較。
5. 儀器
5.1 試驗機(jī)——試驗機(jī)應(yīng)具有恒定的十字運動速率,并其必須具備下列裝置:
5.1.1 固定部件——固定或基本固定的,帶有一個夾具。
5.1.2 運動部件——可運動的,帶有第二個夾具。
5.1.3 夾具——試驗機(jī)上,固定部件和運動部件之間,用來夾住試驗樣本的一系列夾子,可以是固定的或自動對齊的。無論何種夾具系統(tǒng),都應(yīng)zui大限度的減小相對滑動和應(yīng)力分布不均的情況。
5.1.3.1 固定夾具是牢固的安裝在試驗機(jī)的固定或可動部件上的。當(dāng)使用這一類夾具時,必須小心的將樣本夾在夾具中,從而使樣本的長軸與通過夾具中心線的拉力方向重合。
5.1.3.2 自動對齊夾具是安裝在部件上,一旦達(dá)到一定負(fù)載就會自動排成一列,以使樣本的長軸與通過夾具中心線的拉力方向重合。夾具應(yīng)盡可能按拉力的方向排成一行,以避免樣本發(fā)生旋轉(zhuǎn)而滑動。自動對齊型夾具只能在一定限度內(nèi)自動調(diào)整。
5.1.3.3 應(yīng)盡可能防止樣本相對夾具滑動。使用薄橡膠、磨砂布、壓力敏感膠帶、平口或鋸齒夾具,均可防止樣本滑動。夾具的表面應(yīng)按試驗材料及其厚度選擇。使用1.0mm(40mil)的吸墨紙或濾紙墊在夾具圓面上,效果更好。對于易“縮在"夾具里的材料,能始終保持恒定壓力的氣動夾更有優(yōu)勢。對于經(jīng)常在夾具邊緣撕裂的材料,可稍稍增大夾具與樣本接觸處的曲率半徑。
5.1.4 驅(qū)動裝置——驅(qū)動裝置可以施加給移動部件一個相對穩(wěn)定、可控制的速度。該速度應(yīng)按第9節(jié)設(shè)定。
5.1.5 負(fù)荷指示器——一個合適的負(fù)荷指示裝置,能指示夾具上的試驗樣本所承受的全部拉伸負(fù)荷。本裝置在特定的試驗速率下(注5),基本上沒有慣性滯后現(xiàn)象。除非使用合適的伸長計,稱重系統(tǒng)的移動在測量范圍內(nèi)不應(yīng)超過樣本伸長量的2%。負(fù)荷指示器對樣本所承受的拉伸負(fù)荷的指示到1%。試驗機(jī)的度應(yīng)按E4規(guī)范校正。
5.1.6 十字伸長指示器——一個合適的伸長指示裝置能指示夾具做十字運動時分離的距離。本裝置在特定試驗率下,基本上沒有慣性滯后現(xiàn)象。本指示器對夾具十字運動距離的指示到1%。
5.2 伸長計(可選)——若需要的話,可使用本儀器測量被拉伸的樣本上兩個確定點間的距離。使用該儀器時,應(yīng)盡量減小儀器與樣本接觸點上的壓力(見8.3)。本儀器應(yīng)自動記錄距離或樣本的任何變化,如樣本負(fù)荷的函數(shù)、所用時間的函數(shù)。若只記錄所用時間的函數(shù),則負(fù)荷時間的數(shù)值也應(yīng)記錄。本儀器必須在特定試驗速率下基本無慣性滯后現(xiàn)象(見注5)。
5.2.1 彈性系數(shù)和低拉伸量的測量——使用伸長計測量彈性系數(shù)和低拉伸量(低于伸長量的20%),應(yīng)zui少到1%,并按E83規(guī)范對C儀器的要求操作。
5.2.2 高拉伸量的測量——測量高拉伸量(大于伸長量的20%)時,儀器和相關(guān)技術(shù)指數(shù)應(yīng)到1%。
注5——在負(fù)荷和拉伸數(shù)據(jù)的標(biāo)示和記錄過程中,必須快速反應(yīng)。系統(tǒng)需要的反應(yīng)速度取決于試驗的材料(高拉伸量或低拉伸量)和應(yīng)變速率。
5.3 厚度測量器——試驗方法D5947方法C所述的凈重轉(zhuǎn)盤千分尺,或等同的測量裝置,應(yīng)到0.0025mm(0.0001in)或更小。
5.4 寬度測量儀——合適的測量器或其他能到0.25mm(0.010in)的儀器。
5.5 樣本裁切器——根據(jù)D6287規(guī)范選擇適合裁切薄膜和薄板材的技術(shù)和設(shè)備。
5.5.1 經(jīng)證明,使用刀片的裝置特別適合裁切破裂伸長率在10-20%以上的材料。
5.5.2 由于可能造成樣本邊緣不整齊或破裂,建議不要使用沖床或壓力機(jī)裁切樣本。
6. 取樣
6.1 試驗樣本應(yīng)為統(tǒng)一寬度和厚度的條形,長度應(yīng)比夾具間距離長zui少 50mm(2in)。
6.2 樣本的額定寬度應(yīng)不小于5.0mm(0.20in)、不大于25.4mm(1in)。
6.3 寬度和厚度的比至少為8。過窄的樣本會放大樣本邊緣的應(yīng)變情況和裂紋。
6.4 裁切樣本時應(yīng)盡量避免造成缺口或撕裂等可能使樣本過早斷裂的缺陷(注6)。樣本的兩邊應(yīng)平行,邊緣部分寬度應(yīng)小于兩夾具間樣本的長度的5%。
注6——制備樣本時,應(yīng)是用顯微鏡檢查樣本是否存在缺陷。
6.5試驗樣本的厚度應(yīng)恒定,當(dāng)材料厚度小于0.25mm(0.010in)時,樣本厚度應(yīng)小于夾具間樣本的長度的10%;當(dāng)材料厚度大于0.25mm(0.010in)小于1.00mm(0.040in)時,樣本厚度應(yīng)小于夾具間樣本的長度5%。
注7——當(dāng)樣本厚度超過6.5的推薦值時,試驗得到的數(shù)據(jù)可能無法表示材料的特性。
6.6 如果懷疑材料是各向異性材料,則要分別準(zhǔn)備兩組樣本,其長軸應(yīng)分別與各向異性的方向平行和垂直。
6.7 測量彈性拉伸系數(shù)時,應(yīng)以250mm(10in)為樣本標(biāo)準(zhǔn)長度。本長度被用來盡可能的減小夾具滑動對試驗結(jié)果造成的影響。當(dāng)該長度不可行時,在不影響試驗結(jié)果的前提下,試驗區(qū)的長度可為100mm(4in)。但是,在仲裁中仍然應(yīng)使用250mm的長度。在測試較短的樣本時,應(yīng)調(diào)節(jié)試驗速率,使應(yīng)變速率與標(biāo)準(zhǔn)樣本相同。
注8——一系列循環(huán)試驗[4]表明,對于厚度小于0.25mm(10mil)的材料,在夾具的圓面墊上1.0mm(40mil)吸墨紙測量試驗區(qū)為100mm的樣本所得到的結(jié)果,與使用平口夾具測量試驗區(qū)為250mm的樣本所得的結(jié)果一樣。
注9——對于一些厚度大于0.25 mm(0.010 in)的高彈性系數(shù)材料,很難避免夾具發(fā)生滑動。
7. 實驗環(huán)境
7.1 環(huán)境——除合同或相關(guān)ASTM標(biāo)準(zhǔn)另有規(guī)定外,應(yīng)按D618方法A的要求,于試驗前至少40小時將樣本的環(huán)境調(diào)節(jié)至溫度23±2°C(73.4±3.6°F)、相對濕度50±10%。解決有關(guān)爭議時允許的誤差范圍為溫度±1°C(±1.8°F)、相對濕度±5%。
7.2 實驗環(huán)境——除合同或相關(guān)ASTM標(biāo)準(zhǔn)另有規(guī)定外,試驗應(yīng)在溫度23±2°C(73.4±3.6°F)、相對濕度50±10%下進(jìn)行。解決有關(guān)爭議時允許的誤差范圍為溫度±1°C(±1.8°F)、相對濕度±5%。
8. 試驗樣本的數(shù)量
8.1 對于各向同性材料,每個試樣至少要準(zhǔn)備5 個樣本。
8.2 對于各向異性材料,每個試樣至少要準(zhǔn)備10 個樣本。5 個長軸平行
于樣本的各向異性方向,5 個長軸垂直于樣本的各向異性方向。
8.3 若樣本在明顯缺陷處破裂、或在標(biāo)準(zhǔn)長度外破裂,也應(yīng)拋棄該樣本并重新進(jìn)行試驗,除非這種缺陷或環(huán)境是被研究的對象。但是,當(dāng)發(fā)生夾裂(夾具與樣本接觸處的破裂)時,若試驗所得的數(shù)值已被證明與標(biāo)準(zhǔn)長度內(nèi)發(fā)生破裂所得數(shù)值基本一致,則夾裂可以被接受。
注10——對于某些材料,可在試驗前和試驗后使用光學(xué)正交偏振儀檢測樣本中可能或已經(jīng)造成提前斷裂的缺陷。
9. 試驗速度
9.1 試驗速度是指,試驗機(jī)無負(fù)荷運行時兩部件(或夾具)分離的速度。此分離速度與滿負(fù)荷分離速度之差,不能超過空負(fù)荷分離速度的5%。
9.1 試驗速度應(yīng)按表1所示的要求計算初始應(yīng)變率。這些試驗方法中,夾具
分離速度與初始應(yīng)變率的計算公式如下:
A = BC
其中:
A= 夾具的分離速度,mm(或in)/min;
B= 夾具間的初始距離,mm(或in);
C= 初始應(yīng)變率,mm/mm·min(或in/in·min)。
9.3 除材料指標(biāo)另有規(guī)定外,初始應(yīng)變率應(yīng)按表1 中的規(guī)定。
注11——不同的初始應(yīng)變率下得到的結(jié)果不具可比性;因此,當(dāng)需要直接比較不同的拉伸等級的材料時,應(yīng)使在同一應(yīng)變速率下比較。對于一些材料,建議在材料的屈服拉伸率的基礎(chǔ)上選擇應(yīng)變率。
9.4 特殊情況下,例如測量拉伸破裂率得到的值與材料的分類相矛盾,導(dǎo)致必須選擇應(yīng)變率,則應(yīng)選擇較低的應(yīng)變率。
9.5 測量系數(shù)時,一旦應(yīng)變率和樣本尺寸與測試其他拉伸性能時不同,則應(yīng)使用另外的樣本。
10.試驗步驟
10.1 選擇一個負(fù)荷范圍,使樣本在負(fù)荷范圍三分之二處破裂。為了選擇合適的負(fù)荷-樣本寬度組合,需要做幾個試驗。
10.2 沿著樣本長度方向,在幾個不同的點測量其橫截面積。測量寬度應(yīng)到0.25mm(0.010in)。測量厚度時,對于厚度小于0.25mm(0.010in)的薄膜,應(yīng)到0.0025mm(0.0001in);對于厚度大于0.25mm(0.010in)小于1.0mm(0.040in)的薄膜,應(yīng)到1%。
10.3根據(jù)表1設(shè)定夾具的初始距離。
10.4根據(jù)表1和夾具的初始距離,設(shè)定夾具分離的速度,使其要求的應(yīng)變速度。將負(fù)荷計量系統(tǒng)、拉伸指示器和記錄系統(tǒng)歸零。
注12:使用伸長計測量彈性拉伸系數(shù),比使用分離夾具地方法要。要小心防止伸長儀的滑動,以及避免樣本產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)膽?yīng)力。同樣參考6.7。
10.5 如果需要測量試驗區(qū)的長度,而不是夾具間的長度,則應(yīng)使用柔軟的彩色蠟筆或水筆在樣本上標(biāo)出試驗區(qū)的兩端。不要使用硬物在樣本表面刻畫標(biāo)線,因為這些劃痕可能會增大壓力并使樣本過早斷裂。若使用伸長計,試驗區(qū)應(yīng)為伸長計與樣本接觸點間的距離。
注13:對于一些拉伸量較高的樣本,測量其試驗區(qū)的長度是必要的。隨著樣本
的伸長,夾具內(nèi)襯與材料解除面積將減小,導(dǎo)致材料松弛。結(jié)果上來說,這個問題與夾具的滑動相似,也就是夸大了所測得的拉伸量。
10.6 將樣本放在試驗機(jī)的夾具內(nèi),小心的將樣本的主軸線與夾具接觸點的中心線對齊,將夾具牢牢地夾緊,盡可能的減小樣本滑動的可能性。
10.7 啟動機(jī)器,記錄負(fù)荷-拉伸量。
10.7.1 當(dāng)夾具間的樣本全長作為測試區(qū)時,記錄負(fù)荷-夾具間距的值。
10.7.2 當(dāng)試驗區(qū)已被標(biāo)記在樣本上,使用合適的儀器記錄邊緣邊界線的位移。如果需要,可根據(jù)負(fù)荷指示器的讀數(shù)做出負(fù)荷-拉伸曲線。
10.7.3 當(dāng)使用拉伸計時,記錄拉伸計顯示的試驗區(qū)的負(fù)荷-拉伸量。
10.8 如果需要系數(shù)值,選擇一個負(fù)荷范圍和制圖率,在X軸的30-60°范圍內(nèi)做出負(fù)荷-拉伸曲線。為達(dá)到zui高度,應(yīng)使用該試驗條件下zui靈敏的儀表測量負(fù)荷。如果負(fù)荷-伸長曲線偏離了線性方向,則應(yīng)停止試驗。
10.9 在測量材料正割系數(shù)的試驗中,則應(yīng)在材料達(dá)到規(guī)定的伸長率時停止試驗。
10.10如果測量材料的拉伸斷裂能,則應(yīng)準(zhǔn)備做應(yīng)力-應(yīng)力曲線的積分??梢允窃囼炛械碾娮臃e分,或者試驗后求取曲線下的面積(見附錄A2)。
11.計算
11.1除非曲線的初始區(qū)域不是由樣本的張緊、安裝或其他人為因素造成的,而是材料的真實反映,否則應(yīng)按附錄A1做初始補(bǔ)償。
11.2 破裂因數(shù)(標(biāo)稱值)的計算應(yīng)該是zui大負(fù)荷值除以樣本初始的zui小寬度。結(jié)果應(yīng)表示為力每單位寬度,一般是牛頓每米(磅每英寸);報告中到3 位有效數(shù)字。薄膜的厚度應(yīng)接近0.0025毫米(0.0001英寸)。
示例:0.1300mm(0.0051in)厚的薄膜,破裂因數(shù)= 1.75kN/m(10.0 lbf/in)
注14——該法對于極其薄的塑料薄膜(厚度小于0.13mm(0.005in))是十分有效的。該種薄膜的斷裂負(fù)荷可能與橫截面面積不成正比,厚度很難測量。而且,該種材料由于拉伸效果、表皮效果、結(jié)晶性等因素的影響,拉伸性能與橫截面面積不成正比。
11.3 拉伸強(qiáng)度(標(biāo)稱值)的計算是zui大負(fù)荷值除以樣本初始zui小橫截面積。結(jié)果表示為力每單位面積,一般是兆帕(磅每平方英寸)。報告中,數(shù)值到3 位有效數(shù)字。
注15:當(dāng)發(fā)生撕裂破裂時,計算結(jié)果應(yīng)基于破裂發(fā)生時的負(fù)荷-拉伸量。
11.4 斷裂拉伸強(qiáng)度(標(biāo)稱值)的計算與拉伸強(qiáng)度的計算方法一樣,只是用破裂負(fù)荷代替zui大拉伸負(fù)荷(參考注15和注16)。
注16——在很多情況下,斷裂拉伸強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度的計算是一樣的。
11.5 斷裂拉伸率的計算是樣本斷裂時的拉伸量除以樣本的初始標(biāo)距,再乘以100。當(dāng)使用標(biāo)距線或者拉伸計表明試驗區(qū)時,計算時就使用該數(shù)值;否則就使用夾具間距離。結(jié)果以百分?jǐn)?shù)表示,到為2 位有效數(shù)字。
11.6 屈服強(qiáng)度的計算是在屈服點時的負(fù)荷除以樣本的初始截面面積。結(jié)果表示為力每單位面積,一般是兆帕(磅每平方英寸)。到3 位有效數(shù)字。對于在曲線初始段表現(xiàn)出虎克彈性行為的材料,應(yīng)按測試方法D638 的附錄所述補(bǔ)計算補(bǔ)償屈服強(qiáng)度。此種情況下,結(jié)果應(yīng)表述微“屈服強(qiáng)度-補(bǔ)償%"。
11.7 屈服拉伸率的計算是以樣本屈服點的拉伸量除以樣本的初始標(biāo)距,再乘以100。當(dāng)使用標(biāo)距線或者伸長儀標(biāo)記樣本試驗區(qū)時,計算時使用該數(shù)值。計算前,要根據(jù)附錄A1 所述對樣本的拉伸量進(jìn)行初始補(bǔ)償。結(jié)果表示為百分比,到2 位有效數(shù)字。當(dāng)使用補(bǔ)償屈服強(qiáng)度時,應(yīng)該計算在補(bǔ)償屈服強(qiáng)度時的拉伸率。
11.8 彈性系數(shù)的計算是在應(yīng)力-拉伸量曲線的初始部分劃一條切線,在切線上任選一點,然后以拉伸應(yīng)量除以相應(yīng)的應(yīng)力。計算前,根據(jù)附件A1 所述對拉伸量進(jìn)行初始補(bǔ)償。為此,拉伸應(yīng)力應(yīng)該是負(fù)荷值除以樣本的初始截面面積。結(jié)果表示為力每單位面積,一般是兆帕(磅每平方英寸)。到3 位有效數(shù)字。
11.9 正割系數(shù)計算是在一定應(yīng)力下,標(biāo)稱壓力除以該應(yīng)力。應(yīng)優(yōu)先選用并計算彈性系數(shù)。然而,對于相關(guān)性質(zhì)不成正比的材料,應(yīng)使用并計算正割模量。做出如附件A1.3 和附件A1中的圖A1.2 所示的切線,標(biāo)出出屈服點時的應(yīng)力,此時的切線要經(jīng)過零壓力點。計算中使用的壓力是一定的應(yīng)力下的負(fù)荷除以的樣本初始截面面積。
11.10 斷裂拉伸能的計算應(yīng)該是在壓力應(yīng)力曲線下單位體積的能量積分值?;蛘呤怯嬎悴牧衔盏目偰芰砍詷颖緲?biāo)線間的體積。如附件A2 所述,該計算可以通過電子的積分器直接得到,或者是計算曲線下的面積。結(jié)果表示為能量每單位體積,兆焦每立方米(分磅力每立方英寸)。該值到2 位有效數(shù)字。
11.11 在本試驗中,所有計算應(yīng)到所要求的有效數(shù)字。
11.12 標(biāo)準(zhǔn)偏差(估計值)計算如下,到2位有效數(shù)字。
其中,
s= 標(biāo)準(zhǔn)偏差(估計值)
X= 單個記錄值
n= 紀(jì)錄值的個數(shù)
X= 記錄值的求平均
表1 初始夾具分離的十字運動速度
破裂的伸長率 | 初始應(yīng)變率 Mm/mm·min | 初始夾具分離 | 夾具分離速率 | ||
mm | In | Mm/min | In/min | ||
測量彈性系數(shù) | |||||
0.1 | 250 | 10 | 25 | 1.0 | |
測量除彈性系數(shù)外的 | |||||
小于20 | 0.1 | 125 | 5 | 12.5 | 0.5 |
20到100 | 0.5 | 100 | 4 | 50 | 2.0 |
大于100 | 10.0 | 50 | 2 | 500 | 20.0 |
表2 系數(shù)的數(shù)據(jù)
正切系數(shù) | ||||||
擦料 | 厚度 mils | 平均 103 psi | Sr, 103 psi | SR, 103 psi | Ir, 103 psi | IR, 103 psi |
LDPE | 1.4 | 53.9 | 1.81 | 8.81 | 5.12 | 24.9 |
HEPE | 1.6 | 191 | 5.47 | 16.2 | 15.5 | 45.9 |
PP | 1.1 | 425 | 10.3 | 34.5 | 29.0 | 89.1 |
PET | 0.9 | 672 | 13.8 | 55.5 | 39.1 | 157.1 |
正割系數(shù) | ||||||
LDPE | 1.4 | 45.0 | 2.11 | 3.43 | 5.98 | 9.70 |
HAPE | 1.6 | 150 | 3.29 | 9.58 | 9.30 | 27.1 |
PP | 1.1 | 372 | 4.66 | 26.5 | 13.2 | 74.9 |
PET | 0.9 | 640 | 10.0 | 27.5 | 28.4 | 77.8 |
12. 試驗報告
12.1 報告要包括以下內(nèi)容:
12.1.1 測試樣本的完整信息:類型,來源,生產(chǎn)代號,格式,尺寸,加工歷史。如果是各向異性材料,還要有材料的拉伸方向等。
12.1.2 試驗樣本的制備方法。
12.1.3 樣本的厚度,寬度和長度。
12.1.4 樣本的試驗編碼。
12.1.5 使用的應(yīng)變速率。
12.1.6 使用的初始夾具距離。
12.1.7 夾具的分離速度。
12.1.8 標(biāo)線間的距離(如果不使用初始夾具間的距離)。
12.1.9 使用夾具的類型(包括夾具的內(nèi)表面類型)
12.1.10 樣本環(huán)境(試驗環(huán)境,溫度和相對濕度)。
12.1.11 反常行為,如過早斷裂、斷裂發(fā)生在夾具邊緣。
12.1.12 平均斷裂因數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)偏差。
12.1.13 平均拉伸強(qiáng)度(標(biāo)稱值)和標(biāo)準(zhǔn)偏差。
12.1.14 平均斷裂拉伸強(qiáng)度(標(biāo)稱值)和標(biāo)準(zhǔn)偏差。
12.1.15 平均斷裂伸長率和標(biāo)準(zhǔn)偏差。
12.1.16 如果需要,還要有平均斷裂伸長能和標(biāo)準(zhǔn)偏差。
12.1.17對于有屈服現(xiàn)象的材料,要有平均屈服拉伸強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)偏差;平均屈服拉伸率和標(biāo)準(zhǔn)偏差。
12.1.18對于沒有屈服現(xiàn)象的材料,要有平均百分補(bǔ)償值的屈服強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)偏差;平均百分拉伸率和標(biāo)準(zhǔn)偏差。
12.1.19平均彈性系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)偏差(如果使用正割系數(shù),要標(biāo)明計算用的應(yīng)力值)
12.1.20如果使用了拉伸計,要說明。
13. 精度和誤差
13.1 這些拉伸性能已經(jīng)進(jìn)行過兩次實驗室內(nèi)部試驗。*次在1977年進(jìn)行,只測量系數(shù),使用隨機(jī)抽取的四種薄型材料,每個試驗室次試驗了5個樣本。彈性系數(shù)測量由6個實驗室測量,正交系數(shù)由5個實驗室室測量。實驗室內(nèi)部試驗所采用的度,見表2。
13.1.1 表2遵守E691規(guī)范,沒有刪除偏離數(shù)據(jù)。[5]
13.1.2 實驗室內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)誤差S xˉ,是由5個獨立樣本的標(biāo)準(zhǔn)誤差的平均值得來的S xˉ = Sx/(5)1?2 .。S xˉ是實驗室對于同一給頂材料的實驗室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)誤差的匯總。見13.3-13.3.2。
13.2 另一個實驗室內(nèi)部試驗在1981年進(jìn)行,測試了除系數(shù)以外的其它拉伸性能。使用了隨機(jī)抽取的6種材料(其中之一有3種厚度),厚度從0.019mm到0.178mm不等(0.00075-0.007in)。試驗結(jié)果是由5個樣本取平均值得來的。每個試驗室試驗了8個樣本,但是,S xˉ 的計算如上S xˉ = Sx/(5)1?2。這樣做是為了在保持?jǐn)?shù)據(jù)與5個樣本試驗一致的同時,盡量改善數(shù)據(jù)質(zhì)量。表3-表7規(guī)定了材料及其厚度,每個表規(guī)定了下列一種特性:拉伸屈服力,屈服拉伸量,拉伸應(yīng)力,破裂拉伸量,破裂拉伸能(見注17)。[6]
注17——為填寫實驗報告,本研究中低密度聚乙烯(LDPE)的檢測,使用十字偏光器測量長度線性和分子取向上的寬度變化,可能并不能*代表實驗室間的數(shù)據(jù)差異。
注18——警告:下文對IR和Ir的解釋(13.3-13.3.3)只是本試驗方法處理精度的一種方式。表2的數(shù)據(jù)可能與材料特性略有出入,只代表相關(guān)的一系列試驗的結(jié)果,不代表其他環(huán)境、材料、或?qū)嶒炇?。本實驗方法的用戶?yīng)接受E 691規(guī)范所述的原則,承認(rèn)這些是由具體實驗室對具體材料產(chǎn)生的具體數(shù)據(jù)。13.3-13.3.3中的原則只對這些數(shù)據(jù)有效。)
表3 屈服力的數(shù)據(jù)
材料 | 厚度,mils | 平均,103 psi | (Sr)A 103 psi | (SR)B 103 psi | I(r)C 103 psi | I(R)D 103 psi |
LDPE | 1.0 | 1.49 | 0.051 | 0.13 | 0.14 | 0.37 |
HDPE | 1.0 | 4.33 | 0.084 | 0.16 | 0.24 | 0.44 |
PP | 0.75 | 6.40 | 0.13 | 0.52 | 0.37 | 1.46 |
PC | 4.0 | 8.59 | 0.072 | 0.29 | 0.20 | 0.82 |
CTA | 5.3 | 11.4 | 0.12 | 0.50 | 0.34 | 1.43 |
PET | 4.0 | 14.3 | 0.12 | 0.23 | 0.34 | 0.66 |
PET | 2.5 | 14.4 | 0.14 | 0.54 | 0.40 | 1.52 |
PET | 7.0 | 14.4 | 0.13 | 0.36 | 0.37 | 1.03 |
(Sr)A 是實驗室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)誤差的平均值。
(SR)B 是實驗室間標(biāo)準(zhǔn)誤差的平均值。
I(r)C = 2.83 Sr
I(R)D= 2.83SR
表4 屈服拉伸量的數(shù)據(jù)
材料 | 厚度,mils | 平均,% | (Sr)A ,%i | (SR)B ,% | I(r)C ,% | I(R)D ,% |
PP | 0.75 | 3.5 | 0.15 | 0.41 | 0.42 | 1.2 |
PET | 2.5 | 5.2 | 0.26 | 0.92 | 0.74 | 2.6 |
PET | 4.0 | 5.3 | 0.25 | 0.62 | 0.71 | 1.7 |
PET | 7.0 | 5.4 | 0.14 | 1.05 | 0.40 | 3.0 |
CTA | 5.3 | 5.4 | 0.19 | 0.99 | 0.54 | 2.8 |
PC | 4.0 | 6.9 | 0.24 | 0.98 | 0.68 | 2.8 |
HDPE | 1.0 | 8.8 | 0.32 | 1.82 | 0.91 | 5.2 |
LDPE | 1.0 | 10.0 | 0.55 | 3.41 | 1.56 | 9.6 |
注1——見表3腳注的解釋。
表5 拉伸強(qiáng)度的數(shù)據(jù)
材料 | 厚度,mils | 平均,103 psi | (Sr)A 103 psi | (SR)B 103 psi | I(r)C 103 psi | I(R)D 103 psi |
LDPE | 1.0 | 2.43 | 0.14 | 0.53 | 0.40 | 1.5 |
HDPE | 1.0 | 6.87 | 0.27 | 0.81 | 0.76 | 2.3 |
PP | 4.0 | 12.0 | 0.34 | 0.93 | 0.96 | 2.6 |
CTA | 5.3 | 14.6 | 0.20 | 1.37 | 0.57 | 3.9 |
PP | 0.75 | 28.4 | 1.57 | 4.56 | 4.4 | 12.9 |
PET | 4.0 | 28.9 | 0.65 | 1.27 | 1.8 | 3.6 |
PET | 7.0 | 30.3 | 0.83 | 1.32 | 2.3 | 3.7 |
PET | 2.5 | 30.6 | 1.22 | 2.64 | 3.4 | 7.5 |
注1——見表3腳注的解釋。
表6 破裂拉伸量的數(shù)據(jù)
材料 | 厚度,mils | 平均,% | (Sr)A ,%i | (SR)B ,% | I(r)C ,% | I(R)D ,% |
CTA | 5.3 | 26.4 | 1.0 | 4.3 | 3 | 12 |
PP | 0.75 | 57.8 | 4.4 | 12.7 | 12 | 36 |
PET | 2.5 | 120 | 8.0 | 14.6 | 23 | 41 |
PET | 7.0 | 132 | 5.8 | 10.6 | 16 | 30 |
PET | 4.0 | 134 | 4.4 | 12.2 | 12 | 35 |
PC | 4.0 | 155 | 5.4 | 17.1 | 15 | 48 |
LDPE | 1.0 | 205 | 24.4 | 73.3 | 69 | 210 |
HDPE | 1.0 | 570 | 26.0 | 91.7 | 74 | 260 |
注1——見表3腳注的解釋。
表7 拉伸破裂能的數(shù)據(jù)
材料 | 厚度, mils | 平均, 103 in./lb?in.3 | (Sr)A103 in./lb?in.3 | (SR)B103 in./lb?in.3 | I(r)C103 in./lb?in.3 | I(R)D103 in./lb?in.3 |
CTA | 5.0 | 3.14 | 0.14 | 0.70 | 0.4 | 2.0 |
LDPE | 1.0 | 5.55 | 0.84 | 2.47 | 2.4 | 7.0 |
PP | 0.75 | 11.3 | 1.19 | 3.11 | 3.4 | 8.8 |
PC | 4.0 | 12.9 | 0.59 | 1.55 | 1.7 | 4.4 |
HDPE | 1.0 | 26.0 | 1.87 | 5.02 | 5.3 | 14.2 |
PET | 2.5 | 26.1 | 2.13 | 4.20 | 6.0 | 11.9 |
PET | 4.0 | 27.1 | 1.42 | 2.75 | 4.0 | 7.8 |
PET | 7.0 | 28.4 | 1.71 | 2.72 | 4.8 | 7.7 |
注1——見表3腳注的解釋。
附錄
(資料性附錄)
A1. 初始補(bǔ)償
A1.1 在典型的壓力應(yīng)力曲線(圖A1.1)中,初始區(qū)域AC,并不表現(xiàn)材料特性。這是在樣本的加緊、固定、安裝過程中人為造成的。為了糾正參數(shù)的值,如系數(shù)、應(yīng)力、補(bǔ)償屈服點,這種人為因素必須補(bǔ)償,以使應(yīng)力或拉伸量的軸回到0點。
A1.2 對于在一定區(qū)域中表現(xiàn)出虎克行為(圖A1.1)的材料,曲線線性區(qū)域(CD)的延續(xù)是沿0壓力軸進(jìn)行的。內(nèi)部有區(qū)域(B)是0應(yīng)力點,從此點開始的所有應(yīng)力和拉伸量必須測量,包括屈服補(bǔ)償(BE)。彈性系數(shù)可通過將CD上任意點的壓力除以同一點上的應(yīng)力(B點定義為0應(yīng)力點)測得。
A1.3 對于不表現(xiàn)任何線性區(qū)域(圖A1.2)的材料,可通過在變形點(H′)zui大弧度上做切線,實現(xiàn)同樣的0應(yīng)力點糾正。這一切線延伸并與應(yīng)力軸相較于B′,即0應(yīng)力糾正點。以B′為0應(yīng)力點,正割系數(shù)(B′G′)即為曲線上任意點(G′)上的壓力除以此點上的應(yīng)力。對于無線性區(qū)域的材料,若使用反應(yīng)點上的正割作為測量應(yīng)變補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ),將造成無法接受的錯誤。
A2. 拉伸破裂能的確定
A2.1 拉伸破裂能(TEB)是壓力應(yīng)力曲線下的區(qū)域面積,或
其中,S是任何應(yīng)力上的壓力,εT是破裂時的應(yīng)力。數(shù)值的單位是能量每樣本初始區(qū)域單位體積。使用帶有指示器的拉伸測試器能夠簡單的測得TEB。計算如下:
(I/K)(滿負(fù)荷量)(制圖速度)(十字移動速度/制圖速度)
TEB=---------------------------------------------------
(平均游標(biāo)卡尺)(樣本寬度)(標(biāo)定長度)
(A2.2)
其中I是指示器讀數(shù),K是滿負(fù)荷下每單位時間zui大值。整個計算公式由電子計算完成。結(jié)果通常表示為兆焦每立方米(分磅力每立方英寸)。
A2.2 除指示器外,壓力應(yīng)力曲線下的區(qū)域可通過測面器,測量面積或裁切曲線。因為負(fù)荷值走一些制圖紙上并不是以整數(shù)記錄的,這些技術(shù)的度會隨著時間增加而降低。如果表示的是力和拉伸量而不是壓力和應(yīng)力,則能量的計算應(yīng)以測量面積除以樣本標(biāo)定長度、樣本寬度、和平均游標(biāo)卡尺:
(曲線面積)(力每圖上單位)(拉伸量每圖上單位)
TEB=---------------------------------------------
(平均游標(biāo)卡尺)(樣本寬度)(標(biāo)定長度)
A2.3 例如,力-拉伸量曲線的面積是60000mm2,負(fù)荷為2.0N/mm,樣本尺寸為0.1mm游標(biāo)卡尺,寬度15mm,標(biāo)定長度100mm,則破裂拉伸能的計算為
修訂摘要
D20委員會已將可能影響本標(biāo)準(zhǔn)使用的修訂收錄于本標(biāo)準(zhǔn)的版本中(D 882-02)。(2009年1月1日)
(1)修訂了第7節(jié)。
ASTM(美國材料實驗協(xié)會)部對于本技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中提到的各項所涉及的相關(guān)權(quán)的有效性不負(fù)責(zé)任。在此,我方明確地聲明:使用本技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的用戶應(yīng)單方面地自行確定該類全部權(quán)的有效性以及可能侵犯這些權(quán)的風(fēng)險性,并對此負(fù)有全部責(zé)任。
本技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可能會隨時由相關(guān)的技術(shù)委員會進(jìn)行修訂,因而必須每五年審查一次;如果沒有進(jìn)行修訂,則需要被重新通過或予以撤消。我們歡迎廣大用戶對本技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提出修訂建議或增加新的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容,此時需要用戶與ASTM部進(jìn)行。我們將組織相關(guān)的技術(shù)委員會對來自用戶方面的建議進(jìn)行詳細(xì)地評議,此時提出建議的用戶可以參加該評議。如果您認(rèn)為您所提出的建議沒有得到公正的評議,您可以將您的意見反映給ASTM(美國材料實驗協(xié)會)標(biāo)準(zhǔn)委員會,地址如下:
本技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的版權(quán)歸ASTM部所有。100 Barr Harbor Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA 19428-2959, United States. 欲索取本技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的單行再版本(1份或多份),可通過上述地址與ASTM取得,也可通過下述方式索取。:610-832-9585;610-832-9555;電子郵件:service@astm.org; 或通過ASTM的:www.astm。。org 。
[1]本試驗方法受ASTM D20-塑料委員會的管轄,同時由D20.19-薄膜和薄片附屬委員會直接負(fù)責(zé)。
當(dāng)前版本于2009年1月1日獲得批準(zhǔn)。于2009年1月出版。批準(zhǔn)的年份為1946年。zui近的一次修訂版本(D882-02)的批準(zhǔn)于2002年。