2高分子材料压缩强度测定

实验2高分子材料压缩强度测定一、实验目的1、测定高分子材料的压缩性能，确定材料的压缩强度，压缩模量，压缩应变；2、掌握高聚物的压缩性能实验方法。二、实验原理本实验是在规定的实验温度、湿度、加力速度下，在试样上沿轴向方向施加静态压缩负荷，以测定高分子材料的力学性能。压缩实验是最常见的一种力学实验，压缩性能实验测定是把试样置于万能试验机的两压板之间，并在沿试样两端面的主轴方向，以恒定速率施加一个可以测量的大小相等方向相反的力，使试样沿轴向方向缩短，而径向方向增大，产生压缩变形，直到试样破裂或变形达到预告规定的例如25%的数值为止。施加的负荷由试验机上直接读得，并按下式计算其压缩应力：σ=P/F式中σ——压缩应力，MPa；P——压缩负荷，N；F——试样原始横截面积，mm2。压缩屈服应力指应力—应变曲线上第一次出现应变增加而应力不增加的转折点（屈服点）对应的应力，以MPa表示。压缩强度指在压缩试验中试样承受的最大压缩应力，以MPa表示，它不一定是试样破坏瞬间所承受的压缩应力。定应变压缩应力指规定应变时的压缩应力，即与应变为25%时对应的应力值，以MPa表示。试样在压缩负荷作用下高度的改变量称为压缩变形，按下式计算：ΔH=H0-H式中ΔH——试样的压缩形变，mm；H0——试样原始高度，mm；H——压缩过程中任何时刻试样的高度，mm。试样的压缩变形除以试样原始高度为压缩应变ε，计算式如下：ε=ΔH/H0式中ε——试样压缩应变；ΔH——试样的压缩形变，mm；H0——试样原始高度，mm；H——压缩过程中任何时刻试样的高度，mm。压缩模量指在应力—应变曲线的线性范围内，压缩应力与压缩应变的比值，以MPa表示，取应力—应变直线上两点的应力差与对应的应变之比，按下式计算：E=（σ2-σ1）/（ε2-ε1）式中E——试样的压缩模量，MPa；三、影响高分子材料压缩强度的因素试样材料为聚苯乙烯（PS），试样的尺寸，试样的形状可以是正方体、矩形柱体、圆柱体、圆管，其尺寸如下所示。试样的标准尺寸正方体矩形柱体圆柱体圆管HaHabHdHd1d23010.4±0.43015±0.210.4±0.43012±0.1328±0.110.0±0.1在试样的尺寸影响中，影响压缩强度大小是试样的细长比（试样高度与试样截面的最小回转半径之比），由于试样受压时，其上下端面与试验机压板之间产生较大的摩擦力，阻碍试样上下两端面的横向变形，试样高度越小，其影响越大。因此为减小这种摩擦力的影响，试样的高度适当高些，但又不宜过高，以避免试样在受压过程中，出现扭曲。规定一般细长比为10，对易于出现扭曲的韧性材料降为6。当试样两端不平行时，实验过程中将不能使试样沿轴线方向均匀受压，形成局部应力过大，而使试样过早产生裂纹和破坏，压缩强度必将下降。为此规定试样端面各点的高度差不大于0.1mm，否则将影响测试样结果。随着实验速度的增加，压缩强度与压缩应变值均有所增加。实验速度在1~5mm/min之间变化较小；速度在大于10mm/min时变化较大。因此规定压缩实验的同一试样必须在同一实验速度下进行，选用较低的实验速度进行压缩实验。四、实验设备、用具及试样1、电子式万能材料试验机WDT-20KN。2、游标卡尺一把3、标准试样3个，要求表面平整，无气泡，裂纹，分层，等缺陷。五、实验步骤（一）WDT-20KN电子式万能材料试验机实验步骤1、熟悉万能试验机的结构，操作规程和注意事项。2、用游标卡尺量样条中部左、中、右三点的高度、宽度和厚度，精确到0.02mm，取平均值。3、实验参数设定接通电源，启动试验机按钮，启动计算机；双击桌面上“MCGS环境”进入系统主界面；分别点击“试验编号”、“试样设定”、“试样参数”、“测试项目”等按扭，设定参数。设定试验编号；注意试验编号不能重复使用；试样设定：试验类型：压缩横梁方向：向下横梁速度：5mm/min变形测量：横梁位移试验结束条件：当负荷降到20%（最大）时传感器选择：下空间20000N曲线选择：负荷-形变；设定试样参数：板材宽度厚度高度每批数量：3；测试项目：最大负荷点、变形值。装夹试样：点击黄色三角形升降键将压板运行到适当的位置，压紧试样；4、试验：点击负荷清零和变形清零，点击开始试验，进行压缩试验，观察压缩过程的变形特征，直到试样破裂为止，记录试验数据；5、试验过程中，不能把手放在两压板之间，遇到紧急情况时迅速按下紧急停车按钮。6、结果分析：点击主界面的“分析”，进入曲线分析界面，手动分析时，在分析结果区域中用鼠标左键双可击对应的字母，然后在对应的曲线处单击，便可显示对应的数据，要想取消某一分析点，可在分析结果区域中，用鼠标左键双击对应的字母，然后双击鼠标右键即可。（二）WDS-5电子式万能材料试验机实验步骤1、装试样按动操作面板上升或下降键，把试样压紧在压盘之间；2、设定参数按复位键后，按档位键至C1，按速度键至SPEED：1。3、清零分别按试验力、位移和峰值键，至LOAD：000N，PEAK：0000N，POSITION：000mm。4、实验按下开始键试验机开始工作，记录不同位移（POSITION）对应的载荷（LOAD）。并观察试样的变化情况。形变达到25%时按停止键试验机停止工作。5、重复步骤1-4做第二个试样。六、实验报告要求1、简述实验原理。2、明确操作步骤和注意事项。3、做好原始记录。4、详细记录压缩过程中观察到的现象，结合学过的理论知识分析现象产生原因（包括变形情况，表面及颜色变化，断裂情况及断面牲等）。七、实验记录参考表格实验名称：实验设备名称及型号规格试样名称实验温度湿度日期试样编号样品尺寸b/mm样品尺寸d/mm样品尺寸H/mm样品截面积/mm压缩速度mm/min测定值/N压缩强度MPa备注八、预习要求1、弄清实验原理；2、了解万能试验机结构，操作规程及注意事项。3、写好预习报告，准备记录表格。九、实验注意事项1、实验前要认真预习，集中精神听指导讲解，操作试验机时，认真细致，注意安全。2、同组同学要分工协作，每人负责一项内容，有计算的要轮换。思考题1、试样的尺寸影响如何影响试验的结果？