塑料三點(diǎn)彎曲試驗二三問(wèn)——ISO 178:2019 回答您（下篇）

撓度的應變源有3種，橫梁位移，橫梁位移經(jīng)柔量修正后的修正位移，以及直接的應變測量裝置。試驗系統柔量有多種不同的來(lái)源，如工裝的變形和鎖緊間隙，傳感器變形，橫梁變形等。當測定彎曲模量時(shí)，撓度的精確測量顯得尤為重要。ISO 178:2019 根據測試結果的精密度和正確度的要求，定義了不同類(lèi)型的撓度測量及相應的精度要求。如表1所示，與彎曲模量相關(guān)的有III型和IV型。

表1 測試類(lèi)型和標定要求

通過(guò)以上說(shuō)明，希望能夠清晰解答讀者對彎曲模量測定是否要使用撓度計的問(wèn)題。同時(shí)，也說(shuō)明不同應變源會(huì )帶來(lái)模量差異。需要注意的是，并不是所有設備在進(jìn)行柔量修正后都能滿(mǎn)足ISO 9513的2級精度，也就是+/-6.8μm絕對精度（采用推薦試樣尺寸）。

圖1 3400（左）和6800（右）系列 III型三點(diǎn)彎曲試驗

Instron 3400和6800系列電子萬(wàn)能試驗機滿(mǎn)足最新ISO 178塑料彎曲標準中關(guān)于彎曲模量測定的橫梁位移精度要求，在多數情況下，無(wú)需額外使用撓度計，這樣可節省每年的標定費用，節約操作和試驗準備時(shí)間，減少誤操作的可能。

（1. 視頻引伸計AVE2；2. 全自動(dòng)引伸計AutoX 750；3. 手動(dòng)夾持式引伸計）

圖2 撓度桿搭配不同類(lèi)型引伸計測定IV型彎曲模量

試驗前，試樣不應過(guò)分受力。但為了避免應力-應變曲線(xiàn)的起始部分出現彎曲，有必要施加預應力。測試模量時(shí)的預應力范圍如下：

0＜σ_f0 ≤5×10^-4 E_f

其中，5×10^-4 E_f對應預應變≤0.05%。

即便都在預應力范圍內，在做數據對比時(shí)，也需要注意采用相同的預應力。我們來(lái)看下圖3，這是同一根試樣在設置不同預應力條件下，彎曲模量結果的顯著(zhù)變化。高粘彈性和高韌性的材料，如聚乙烯，聚丙烯或濕態(tài)聚酰胺的彎曲模量受預應力影響明顯。當您做這類(lèi)材料測試時(shí)，需特別注意。

圖3 不同預應力下的彎曲模量結果

對于模量，當您參考ISO 178:2019時(shí)，應在應力-應變曲線(xiàn)上ε₁=0.05%和ε₂=0.25%區間內采用兩點(diǎn)法（弦模量）或線(xiàn)性回歸法（段模量）來(lái)計算，而不是楊氏模量。圖4采用了4種不同的模量計算方式，您可以看到結果上的差異。

圖4 不同模量類(lèi)型的計算結果

如果您在測試中也遇到了一樣的問(wèn)題，但無(wú)從下手，不妨跟著(zhù)本文一步一步排查。

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