大家在塑料材料的物性表里的物理性能一項(xiàng)里總會(huì)看到彎曲模量(Flexural Modulus)，簡單的來說彎曲模量就是彎曲應(yīng)力比上彎曲產(chǎn)生的應(yīng)變， 標(biāo)識(shí)材料在彈性極限內(nèi)抵抗彎曲變形的能力。如下圖PC的彎曲模量示意圖：

在彎曲模量的測(cè)量上，ASTM跟ISO在測(cè)試樣條的尺寸以及測(cè)試的方法上都有些微的差異，所以兩個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)出來的數(shù)值其實(shí)不太好直接比較，最好的方法還是比對(duì)同意方法下的數(shù)值。

談到這里，可能有的同學(xué)會(huì)問，塑料原材料物性表里不但有彎曲模量，也有拉伸模量，該看那個(gè)模量好呢。 我的意見是先看具體應(yīng)用，也就是產(chǎn)品服役的狀態(tài)，到底是受彎曲更多呢還是受拉伸更多。在兩者很難判定的時(shí)候，那么我比較建議先看拉伸模量。這是因?yàn)橥炷Ａ繙y(cè)試方法相比較的話，二者樣條所受約束不同，導(dǎo)致力學(xué)模型的準(zhǔn)確程度也微有差異 – 拉伸是兩段夾緊拉伸，彎曲是兩段支撐，中間受力。所以拉伸模量的受力模型相對(duì)精確一點(diǎn)。此外塑料樣條在測(cè)試過程中受力彎曲的時(shí)候，多少會(huì)產(chǎn)生一部分塑性變形，從而造成讀取出來的數(shù)值實(shí)際上是有所偏大的：

所以你如果比對(duì)一些材料的彎曲模量跟拉伸模量的話，大致有個(gè)1.4-1.5的倍數(shù)關(guān)系。當(dāng)然也并不是所有塑料材料都有這個(gè)比例關(guān)系。

那么什么是彎曲模量效應(yīng)呢？比較簡單的說，就是一個(gè)模量低的材料在受同樣力的時(shí)候，產(chǎn)生的變形會(huì)大于一個(gè)模量高的材料產(chǎn)生的變形。或者說在同一個(gè)產(chǎn)品上，模量低的材料在壁厚薄的地方產(chǎn)生的變形跟壁厚厚一點(diǎn)的地方產(chǎn)生的變形差會(huì)比模量高一點(diǎn)的材料產(chǎn)生的變形差更大一些。

也就是說D2/D1會(huì)大于d2/d1，這種差異在一般不受力的情況下不會(huì)對(duì)產(chǎn)品的性能產(chǎn)生多大的差別，但如果在受力的情況下，譬如做跌落的時(shí)候，就會(huì)造成局部更大的變形，從而形成尖角(Notch)，而大家都知道，一旦產(chǎn)生尖角，必然會(huì)造成應(yīng)力集中，降低局部的產(chǎn)品強(qiáng)度，從而可能會(huì)造成產(chǎn)品失效。

為了方便大家理解，我們可以把d1跟D1的部分無線加厚，這樣二者在受力的時(shí)候產(chǎn)生的變形就可以忽略不計(jì)了，而我們就可以只考慮d2跟D2受力的變形了。 很明顯D2的變形會(huì)大于d2的變形，從而會(huì)有更大的可能在受力的時(shí)候產(chǎn)生過多的變形，甚至形成尖角(notch)。

這個(gè)就是彎曲模量效應(yīng)。

下面這個(gè)案例就是一個(gè)很好的案例， 裝水跌落的時(shí)候，因?yàn)椴牧系哪Ａ勘容^低，所以瓶子底部側(cè)壁就產(chǎn)生了更多的變形，造成褶皺。跌落的能量足夠大的時(shí)候，就會(huì)造成從這個(gè)褶皺引發(fā)的撕裂。

那么如果我們必須選用模量比較低的材料來取代一個(gè)模量高的材料的話，怎么樣來避免或者克服這種彎曲模量效應(yīng)呢？ 還好我們還有材料力學(xué):)， 還有截面慣性矩。 一個(gè)產(chǎn)品的剛性并不單有材料的模量來決定，截面慣性矩也同樣重要：

學(xué)過結(jié)構(gòu)力學(xué)的同學(xué)應(yīng)該還都記得下面的公式 – 不會(huì)的趕緊回去翻書:)

所以也應(yīng)該還記得彎曲剛度的計(jì)算公式 – 不記得的話繼續(xù)回去翻書:)

那么需要增加多少壁厚就變成簡單的乘除法，一目了然了。當(dāng)然還有更簡單的方式。這里需要謝謝EVONIK的早期同學(xué)們，他們直接給匯了張圖，可以在圖上直接查需要增加多少壁厚，非常之方便:

最后再考一下大家，還記得下面的簡支梁的撓度是怎么計(jì)算的嗎？ :) 你們肯定忘了，回去繼續(xù)翻書去啵:)

今天的內(nèi)容就討論到這里，更多的問題，大家可以通過直接App里問我。