拉伸強(qiáng)度測(cè)試的案例
汽車用橡膠密封條性能要求，及拉伸強(qiáng)度測(cè)試誤差案例分析
性能測(cè)試案例
為什么TPE/TPV拉伸強(qiáng)度測(cè)試數(shù)據(jù)差異這么大？
最近有個(gè)客戶咨詢，采購(gòu)的同一批TPE 的拉伸強(qiáng)度數(shù)據(jù)從7MPA，下降到了4MPA？根據(jù)國(guó)高材多年的實(shí)踐總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，拉伸強(qiáng)度測(cè)試數(shù)據(jù)的正確性，取決于以下幾個(gè)方面：
1. 拉力機(jī)器的正常，力傳感器不光是在某個(gè)點(diǎn)計(jì)量正常，而且需要整個(gè)線性正常。我們的拉力機(jī)就曾經(jīng)碰到，在測(cè)試10mpa以下的強(qiáng)度時(shí)候，是正常的，超過(guò)10mpa以上，則偏低20%的情況。
2. 測(cè)試人員手法一致，比如試樣的厚度，因?yàn)闊崴苄詮椥泽w比較軟，測(cè)試厚度的時(shí)候，你壓緊一點(diǎn)，厚度就小，松一點(diǎn)，厚度就大，那厚度大，那測(cè)試的拉伸強(qiáng)度就偏小；還有夾具夾試樣的位置，如果越是夾的邊緣，則拉伸強(qiáng)度偏低；
3. 測(cè)試的環(huán)境，通常溫度高，則拉伸強(qiáng)度小，反之，則大；
4. 試樣的制作，這個(gè)最影響拉伸強(qiáng)度大小了，選擇不同的加工工藝（注塑或模壓）制作的試樣偶都不同。這次再?gòu)脑嚇淤|(zhì)量波動(dòng)的角度來(lái)談一下，為什么會(huì)造成這個(gè)結(jié)果？
（國(guó)高材分析測(cè)試中心壓片機(jī)）
4.1 熱塑性彈性體成型需要一定的溫度下，進(jìn)行剪切流動(dòng)，從而充滿型腔，冷卻成型，注塑工藝剪切力最大，流動(dòng)最迅速，材料之間也進(jìn)行了充分的混合，而模壓工藝成型，材料受到的剪切非常薄弱，流動(dòng)也僅限于局部，材料之間沒(méi)有進(jìn)行充分的融合。
4.2 由于橡膠加工和熱塑性彈性體的加工不同點(diǎn)，所以，一般是推薦使用注塑成型工藝來(lái)制作熱塑性彈性體的測(cè)試試樣。熱塑性彈性體模壓加工由于缺乏剪切流動(dòng)，導(dǎo)致試樣塑化的差異性很大，所以并不能確保每次試樣是制作的完全一樣。尤其是當(dāng)熱塑性彈性體材料流動(dòng)性比較差的情況下，差異更明顯。我們對(duì)TPV進(jìn)行了不同溫度下注塑試樣測(cè)試結(jié)果的對(duì)比，也對(duì)不同流動(dòng)性的TPV進(jìn)行了相同注塑溫度下注塑試樣的測(cè)試結(jié)果對(duì)比，基本得出如下結(jié)論：
a.
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性能測(cè)試案例
為什么TPE/TPV拉伸強(qiáng)度測(cè)試數(shù)據(jù)差異這么大？
最近有個(gè)客戶咨詢，采購(gòu)的同一批TPE 的拉伸強(qiáng)度數(shù)據(jù)從7MPA，下降到了4MPA？根據(jù)國(guó)高材多年的實(shí)踐總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，拉伸強(qiáng)度測(cè)試數(shù)據(jù)的正確性，取決于以下幾個(gè)方面：
1. 拉力機(jī)器的正常，力傳感器不光是在某個(gè)點(diǎn)計(jì)量正常，而且需要整個(gè)線性正常。我們的拉力機(jī)就曾經(jīng)碰到，在測(cè)試10mpa以下的強(qiáng)度時(shí)候，是正常的，超過(guò)10mpa以上，則偏低20%的情況。
2. 測(cè)試人員手法一致，比如試樣的厚度，因?yàn)闊崴苄詮椥泽w比較軟，測(cè)試厚度的時(shí)候，你壓緊一點(diǎn)，厚度就小，松一點(diǎn)，厚度就大，那厚度大，那測(cè)試的拉伸強(qiáng)度就偏小；還有夾具夾試樣的位置，如果越是夾的邊緣，則拉伸強(qiáng)度偏低；
3. 測(cè)試的環(huán)境，通常溫度高，則拉伸強(qiáng)度小，反之，則大；
4. 試樣的制作，這個(gè)最影響拉伸強(qiáng)度大小了，選擇不同的加工工藝（注塑或模壓）制作的試樣偶都不同。這次再?gòu)脑嚇淤|(zhì)量波動(dòng)的角度來(lái)談一下，為什么會(huì)造成這個(gè)結(jié)果？
（國(guó)高材分析測(cè)試中心壓片機(jī)）
4.1 熱塑性彈性體成型需要一定的溫度下，進(jìn)行剪切流動(dòng)，從而充滿型腔，冷卻成型，注塑工藝剪切力最大，流動(dòng)最迅速，材料之間也進(jìn)行了充分的混合，而模壓工藝成型，材料受到的剪切非常薄弱，流動(dòng)也僅限于局部，材料之間沒(méi)有進(jìn)行充分的融合。
4.2 由于橡膠加工和熱塑性彈性體的加工不同點(diǎn)，所以，一般是推薦使用注塑成型工藝來(lái)制作熱塑性彈性體的測(cè)試試樣。熱塑性彈性體模壓加工由于缺乏剪切流動(dòng)，導(dǎo)致試樣塑化的差異性很大，所以并不能確保每次試樣是制作的完全一樣。尤其是當(dāng)熱塑性彈性體材料流動(dòng)性比較差的情況下，差異更明顯。
展開 技術(shù)研究 | 沒(méi)想到這種方法做拉伸測(cè)試，塑料老化壽命差異這么大
然后我們采用膠帶對(duì)端部進(jìn)行粘接捆綁增強(qiáng)，包覆后拉伸測(cè)試斷裂點(diǎn)也大都在夾具內(nèi)（端部），且測(cè)試結(jié)果比較低。
圖7 保鮮膜對(duì)端部進(jìn)行捆綁增強(qiáng)
后面采用AB膠水增強(qiáng)，將AB膠水涂覆于樣條端部，涂層盡量厚實(shí)，待其晾干以后進(jìn)行拉伸測(cè)試，實(shí)驗(yàn)證明膠水對(duì)端部有增強(qiáng)作用，樣條基本都在中部斷裂，測(cè)試結(jié)果也較穩(wěn)定，拉伸強(qiáng)度為2.91Mpa，測(cè)試結(jié)果如圖8，測(cè)試圖片圖9。
圖8 膠水增強(qiáng)后的拉伸結(jié)果
圖9 膠水增強(qiáng)照片
從老化前樣品不同夾具間距拉伸強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果來(lái)看，夾具間距對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響較小。從老化后拉伸結(jié)果來(lái)看，夾具間距為80mm時(shí)，拉伸強(qiáng)度均勻性較好；端部不參與測(cè)試，斷裂位置全部在中間部位。若對(duì)拉伸斷裂伸長(zhǎng)率無(wú)測(cè)試要求，只要求強(qiáng)度的情況下，可以使用該方法。
2.3老化過(guò)程中樣品形貌變化
對(duì)樣品進(jìn)行截面觀察，隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)，表面開始出現(xiàn)變化，等表面出現(xiàn)分層現(xiàn)象時(shí)，拉伸強(qiáng)度已經(jīng)顯著降低，不同老化時(shí)間的形貌如圖10。
圖10 不同老化時(shí)間的形貌圖
四、 案例總結(jié)
隨著老化時(shí)間的增加，樣品拉伸強(qiáng)度越來(lái)越低，溫度越高，降低的速度和幅度越大。
對(duì)于老化后的拉伸測(cè)試：
1、 若不是粉化相當(dāng)嚴(yán)重（拉伸強(qiáng)度≥5MPa），拉伸測(cè)試可以正常進(jìn)行，較少會(huì)出現(xiàn)打滑和斷裂在端部的現(xiàn)象。
2、 若粉化較嚴(yán)重（拉伸強(qiáng)度在2-5MPa之間），也許會(huì)出現(xiàn)斷裂在端部的現(xiàn)象，此時(shí)可以使用膠水對(duì)端部進(jìn)行增強(qiáng)，改善斷裂點(diǎn)，提升測(cè)試穩(wěn)定性。若只關(guān)注拉伸強(qiáng)度而不關(guān)注斷裂伸長(zhǎng)率，則可以通過(guò)減小夾具間距的方式進(jìn)行改善斷裂點(diǎn)。
展開 金屬圓棒膠粘接頭在高拉伸速率下的抗拉強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法
圖13 室溫下高速拉伸后失效情況
圖14 低溫下高速拉伸后失效情況
圖15 高溫下高速拉伸后失效情況
總結(jié)
本案例進(jìn)行了膠粘對(duì)接接頭在高拉伸速率下的粘接強(qiáng)度測(cè)試，分析了拉伸速率和溫度對(duì)粘接強(qiáng)度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，膠粘接頭在不同溫度下的抗拉強(qiáng)度均具有較明顯的速度敏感性，拉伸速率越大，抗拉強(qiáng)度約大。相同拉伸速率下，低溫和高溫環(huán)境均會(huì)使膠粘強(qiáng)度退化。不同環(huán)境和拉伸速率下，接頭的失效模式也不同。
* 本文案例為國(guó)高材分析測(cè)試中心原創(chuàng)，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。
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膠水粘結(jié)效果拉力測(cè)試
所以準(zhǔn)確的膠水粘結(jié)效果的判斷需要通過(guò)實(shí)際的拉力測(cè)試來(lái)驗(yàn)證。
可以在標(biāo)準(zhǔn)基材或?qū)嶋H產(chǎn)品上進(jìn)行拉力試驗(yàn)。
不同產(chǎn)品需要的剝離強(qiáng)度是不一樣的，需要根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品的需求來(lái)設(shè)定測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。
02
—
剪切拉伸強(qiáng)度測(cè)試
這個(gè)是ISO 4587規(guī)定的常規(guī)剪切拉伸強(qiáng)度測(cè)試。可以在固定寬度和長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)基材上進(jìn)行拉力試驗(yàn)。
在試驗(yàn)之前需要記錄兩側(cè)材料的名稱/表面處理/粘結(jié)寬度/粘結(jié)長(zhǎng)度等。最終記錄下膠水剝離時(shí)的拉伸力大小。力/粘結(jié)面積即得到剪切拉伸強(qiáng)度。
一般來(lái)說(shuō)，可以重復(fù)多次取平均值。
03
—
T形剝離測(cè)試
ISO 11339規(guī)定了T形剝離測(cè)試。如下圖所示。需要注意事項(xiàng)和剪切拉伸一樣。
04
—
實(shí)物剝離測(cè)試
或者也可以考慮直接在實(shí)際產(chǎn)品上進(jìn)行拉力試驗(yàn)。這樣更接近真實(shí)使用的場(chǎng)景。
展開 如何選擇拉伸速率，保證塑料拉伸測(cè)試的準(zhǔn)確度
機(jī)械強(qiáng)度是材料力學(xué)性能的重要指標(biāo)，機(jī)械強(qiáng)度就是材料抵抗外力破壞的能力，當(dāng)所受外力超過(guò)材料承受的能力，材料就要發(fā)生破裂。對(duì)于各種不同的破壞力，則有不同的強(qiáng)度指標(biāo)，常用的有拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和硬度，這里著重介紹拉伸測(cè)試速率對(duì)高分子聚合物測(cè)試性能的影響。
1. 高分子材料拉伸過(guò)程
拉伸性能是高分子聚合物材料的一種基本力學(xué)性能指標(biāo)。典型單軸拉伸時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖1所示。
圖1中的Y點(diǎn)稱之為屈服點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度為拉伸屈服強(qiáng)度，試片在出現(xiàn)屈服之前發(fā)生的斷裂稱為脆性斷裂，這種情況下，試片斷裂前只發(fā)生很小的變形（圖中的OA段），試樣并沒(méi)有明顯的變化，斷裂面一般與拉伸方向相垂直，斷裂面也很光滑。
試片在出現(xiàn)屈服之后的斷裂稱之為韌性斷裂，試片在屈服后出現(xiàn)了較大的應(yīng)變，如果在試樣斷裂前停止拉伸，除去外力，試片的大形變已無(wú)法完全回復(fù)，但是如果讓試片的溫度升到玻璃化溫度Tg附近，則可發(fā)現(xiàn)，形變又回復(fù)了。這是一種高彈形變，從微觀上看，屈服點(diǎn)以后材料的大形變主要是分子鏈段運(yùn)動(dòng)，即在大外力的幫助下，本來(lái)被凍結(jié)的鏈段開始運(yùn)動(dòng)，高分子鏈的伸展提供了材料的大形變。這時(shí)由于材料處在玻璃態(tài)，即使外力除去后，也不能自發(fā)回復(fù)，而當(dāng)溫度升高到Tg以上時(shí)，鏈段運(yùn)動(dòng)解凍，分子鏈蜷曲起來(lái)，因而形變回復(fù)，在宏觀上表現(xiàn)為彈性回縮。
高彈變形的過(guò)程是外力作用促使材料主鏈發(fā)生內(nèi)旋轉(zhuǎn)的過(guò)程，此過(guò)程需要的外力要小的多，而變形量卻大的多，所以在曲線上表現(xiàn)為屈服后應(yīng)力下降也就是圖上的YB段，高分子鏈段在伸展過(guò)程中所需力的大小變化不明顯，故在曲線中部出現(xiàn)比較平穩(wěn)的線段。
如果在分子鏈伸展后繼續(xù)拉伸，則曲于分子鏈取向排列，使材料強(qiáng)度進(jìn)一步提高，因而需要更大的力，所以應(yīng)力又出現(xiàn)逐漸的上升，直到發(fā)生斷裂（見圖中的BX段）。
展開 基于LS_dyna模擬拉伸測(cè)試實(shí)驗(yàn)
基于LS_dyna模擬拉伸測(cè)試實(shí)驗(yàn)
有一起學(xué)習(xí)CAE的同學(xué)，可以關(guān)注公眾號(hào)：CAE備忘錄，讓我們一起學(xué)習(xí)CAE的使用技巧，一起學(xué)習(xí)CAE有關(guān)知識(shí)，一同學(xué)習(xí)，一同成長(zhǎng)！
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1、 重新熟悉拉伸測(cè)試實(shí)驗(yàn)
2、 認(rèn)識(shí)dyna中基本材料模型
3、 了解LS-prepost中的基本操作
實(shí)驗(yàn)描述
拉伸實(shí)驗(yàn)的樣件按照實(shí)際式樣的尺寸，如下圖所示，
對(duì)于LS-Dyna，大多數(shù)材料都是輸入的都是真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變，而不是工程應(yīng)力應(yīng)變。通常，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室進(jìn)行的軸向拉伸實(shí)驗(yàn)，輸出的都是工程應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)。因此，我們需要將數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，才能輸入到LS-Dyna。工程應(yīng)力應(yīng)變曲線與真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線有相應(yīng)的數(shù)學(xué)關(guān)系。
工程應(yīng)力應(yīng)變的數(shù)學(xué)關(guān)系如下所示：
真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線數(shù)學(xué)關(guān)系如下所示：
讀取幾何
打開LS-Prepost，F(xiàn)ile>import>Ls-Dyna keyword file> tensile_test.k，導(dǎo)入拉伸實(shí)驗(yàn)的試件幾何文件。
材料屬性
在右側(cè)菜單欄點(diǎn)擊Model>keyword，所有關(guān)鍵字的都可以在這里編輯。雙擊MAT>024-PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY，這個(gè)24號(hào)材料是被廣泛用于定義彈塑性材料的方式之一。
展開 PEEK（聚醚醚酮）拉伸彈性模量測(cè)試方法介紹
拉伸彈性模量是試樣受拉在彈性范圍內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力與應(yīng)變（即距離）之比。是表征材料拉伸性能高低的指標(biāo)之一，拉伸彈性模量值越大，剛性越大，強(qiáng)度越高。也叫楊氏模量，用E進(jìn)行表示。
拉伸模量計(jì)算公式如下：
E = Δf / Δh
其中，Δf表示單位橫截面積兩點(diǎn)之間應(yīng)力的變化值，Δh表示兩點(diǎn)之間應(yīng)變的變化值。
目前用于準(zhǔn)確測(cè)量拉伸彈性模量的方法，有引伸計(jì)法、應(yīng)變儀法。
⑴ 引伸計(jì)法
引伸計(jì)是用來(lái)測(cè)測(cè)量部分與試樣接觸的兩點(diǎn)之間線變形的儀器，通常由傳感器、放大器和記錄器三部分組成。大致分機(jī)械式引伸計(jì)、光學(xué)引伸計(jì)、電磁式引伸計(jì)和電阻式引伸計(jì)四大類。
江蘇君華特塑目前使用的是電阻式引伸計(jì)，型號(hào) Y50/25，使用精度0.5，其中50為標(biāo)距，25為大的形變量。安裝方法是用兩手指輕輕捏住插有定位銷的引伸計(jì)兩力臂，使得試樣與力臂接觸，通過(guò)引伸計(jì)兩力臂的掛鉤，用皮筋將引伸計(jì)固定在試上，后需要拔出定位銷變于力臂的移動(dòng)。注意兩力臂刀口線與試樣軸線要對(duì)中、平行。
⑵ 應(yīng)變儀法
應(yīng)變儀是隨著變形會(huì)發(fā)生電阻值變化的應(yīng)變片按照規(guī)定方向粘在試樣表面，由試樣表面應(yīng)變?cè)斐蓱?yīng)變片的電阻值變化。也稱電阻應(yīng)變儀法。大致分靜態(tài)應(yīng)變儀、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀、靜動(dòng)應(yīng)變儀三大類，有線應(yīng)變儀、箔應(yīng)變儀、半導(dǎo)體應(yīng)變儀等。另外應(yīng)變儀配有相應(yīng)的傳感器，可以測(cè)量力、質(zhì)量、壓力、位移、扭矩、速度等物理量及其動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。
PEEK拉伸彈性模量的計(jì)算，是由試驗(yàn)機(jī)主橫梁大傳感器測(cè)得試樣承受的負(fù)荷應(yīng)力，和引伸計(jì)法和應(yīng)變儀法測(cè)得應(yīng)變，通過(guò)模量公式計(jì)算得到。
下面為江蘇君華特塑主要在售材料PEEK拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖。曲線斜率為材料的模量，使用Y50/25型電阻式引伸計(jì)測(cè)得。
展開 固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)柔性接頭拉伸載荷下強(qiáng)度分析
摘要: 柔性接頭是固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)擺動(dòng)噴管的執(zhí)行部件, 由若干同心的環(huán)狀球體的彈性件、增強(qiáng)件以及前后
法蘭相互交替地粘接在一起而成, 采用軸對(duì)稱有限元法對(duì)柔性接頭在拉伸載荷下進(jìn)行了強(qiáng)度分析, 得到了在
015M Pa 彈射壓強(qiáng)的拉伸載荷作用下柔性接頭應(yīng)力分布, 由此計(jì)算彈性件與增強(qiáng)件之間界面最大拉應(yīng)力及層
間剪應(yīng)力分別為2134M Pa 和0128M Pa, 界面粘接強(qiáng)度滿足使用要求。
固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)柔性接頭拉伸載荷下強(qiáng)度分析.PDF
技術(shù)研究 | 為了提高高速拉伸測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性，我們都長(zhǎng)”斑“了
背景描述
在高速拉伸測(cè)試過(guò)程中，基于一個(gè)假設(shè)條件：試樣的延伸都發(fā)生在平行段內(nèi)，可由該公式求得試驗(yàn)速度v=應(yīng)變率*平行段長(zhǎng)度。但實(shí)際測(cè)試過(guò)程中，試樣的延伸往往不止發(fā)生在平行段內(nèi)，還會(huì)在試樣頸部或肩部區(qū)域，這就導(dǎo)致了實(shí)際應(yīng)變率與設(shè)定應(yīng)變率總有差異。
本研究通過(guò)對(duì)比不同樣條的測(cè)試結(jié)果，優(yōu)選出應(yīng)變率最精確的試樣類型，從而提升測(cè)試精度，最終得到準(zhǔn)確的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。實(shí)驗(yàn)利用DIC技術(shù)測(cè)量試樣的應(yīng)變，散斑圖作為DIC技術(shù)的不可缺少的部分有著重要的意義。散斑圖是指具有一定灰度分布的數(shù)字圖像，試驗(yàn)中如何制作穩(wěn)定有效的散斑圖能提高樣條的應(yīng)變測(cè)試結(jié)果。
案例解決過(guò)程
（1）試驗(yàn)材料與儀器與樣條類型
實(shí)驗(yàn)儀器圖：帶高速相機(jī)的高速拉伸試驗(yàn)機(jī)
（2）DIC應(yīng)變測(cè)量方法原理
測(cè)試前在試樣表面制作散斑，使用高速攝像機(jī)拍攝拉伸的全過(guò)程，然后用計(jì)算機(jī)處理所拍到的數(shù)字圖像（散斑圖），通過(guò)對(duì)比試樣表面在變形前后的散斑圖，運(yùn)用相關(guān)算法求出試樣的全場(chǎng)位移與應(yīng)變。不同應(yīng)變率試驗(yàn)高速攝像機(jī)需使用不同的拍攝幀數(shù)，應(yīng)變率越高拍攝幀數(shù)也要相應(yīng)地提高。為保證處理數(shù)據(jù)能得到應(yīng)力-應(yīng)變曲線，高速攝像機(jī)的拍攝幀數(shù)需與高速拉伸試驗(yàn)機(jī)的力值采集頻率相同。原理簡(jiǎn)示圖如圖1，計(jì)算機(jī)通過(guò)分析虛擬引伸計(jì)的長(zhǎng)度變化得出試樣的應(yīng)變-時(shí)間曲線。
圖1試樣的應(yīng)變-時(shí)間曲線
案例結(jié)果與分析
（1）樣條的斷裂現(xiàn)象分析
1A、1B、1BA、Type 3試樣均為啞鈴型。啞鈴型設(shè)計(jì)是為了避免斷裂發(fā)生在標(biāo)距外的情況，標(biāo)距外的斷裂會(huì)導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)偏離。試驗(yàn)結(jié)果表明啞鈴型試樣在標(biāo)距內(nèi)斷裂，結(jié)果有效，而直條型試樣斷裂在夾鉗位置，結(jié)果無(wú)效。
圖2試樣斷裂
（2）應(yīng)變-時(shí)間曲線分析
高速相機(jī)拍攝拉伸的整個(gè)過(guò)程，再通過(guò)計(jì)算機(jī)DIC技術(shù)得出試樣從拉伸開始到斷裂的應(yīng)變-時(shí)間曲線，如圖10~12。
展開 織物脹破強(qiáng)度測(cè)試現(xiàn)狀及機(jī)理
1.織物脹破強(qiáng)力的測(cè)試現(xiàn)狀
影響織物內(nèi)在質(zhì)量的因素有色牢度、強(qiáng)力(如脹破強(qiáng)力、撕裂強(qiáng)力等)、抗起毛起球性能、有害物質(zhì)含量等等，其中織物脹破強(qiáng)力等是直接影響產(chǎn)品服用性能的重要指標(biāo)之一。織物在一垂直織物平面的負(fù)荷作用下鼓起、擴(kuò)張進(jìn)而破裂的現(xiàn)象稱為脹破，抵抗這種破壞的能力稱為織物的脹破強(qiáng)力或脹破強(qiáng)度，它是織物的一個(gè)重要力學(xué)指標(biāo)。
由于織物在穿著時(shí)所受的力來(lái)自不同方向，而脹破強(qiáng)度給出了織物多向強(qiáng)伸度的特征信息，提供了織物在穿著過(guò)程中肘部、膝部等部位的受力程度。因而，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7742對(duì)織物的脹破性能測(cè)試方法進(jìn)行了規(guī)定，同時(shí)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)如毛針織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也將脹破強(qiáng)度列為毛針織品的質(zhì)量考核指標(biāo)。
然而，在實(shí)際檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，考核織物脹破強(qiáng)度時(shí)，檢測(cè)方法中試驗(yàn)面積的大小對(duì)脹破強(qiáng)度檢測(cè)值影響很大，而很多檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)存在脹破強(qiáng)度試驗(yàn)測(cè)試面積不統(tǒng)一的現(xiàn)象，同一樣品不同檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)給出的測(cè)試值差異很大，得出產(chǎn)品“合格”和“不合格”兩種截然不同的判定結(jié)論，給企業(yè)和消費(fèi)者帶來(lái)困惑和不必要的損失。
因此，明確織物脹破強(qiáng)力的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一測(cè)試方法對(duì)規(guī)避這種風(fēng)險(xiǎn)有重要的意義。
2.織物脹破的機(jī)理
與織物的頂破機(jī)理相似，不同的類型織物脹破的機(jī)理不同。
對(duì)于機(jī)織物來(lái)說(shuō)，織物脹破時(shí)，非經(jīng)緯紗方向的織物變形，這是由經(jīng)緯兩組紗線相互剪切產(chǎn)生，其伸長(zhǎng)變形較經(jīng)緯方向要大，在壓力作用下，首先在變形能力較小的方向和強(qiáng)度最薄弱處的紗線斷裂，接著沿著經(jīng)向或緯向相對(duì)撕裂，因而裂口一般成直線形。如果織物的經(jīng)緯向變形能力相近，脹破時(shí)經(jīng)緯紗接近同時(shí)斷裂，裂口常為L(zhǎng)或T字形，說(shuō)明經(jīng)緯紗同時(shí)發(fā)揮最大作用，脹破強(qiáng)力較直線形的裂口情況要高。
對(duì)于針織物來(lái)說(shuō)，織物脹破時(shí)，各線圈勾結(jié)連成一片，共同承受伸長(zhǎng)變形，直至織物撕裂。
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橡膠等雙軸拉伸測(cè)試技術(shù)的演進(jìn)：為何更大的應(yīng)變范圍對(duì)仿真精度至關(guān)重要
在橡膠類超彈性材料的力學(xué)特性表征中，等雙軸拉伸測(cè)試是構(gòu)建精確本構(gòu)模型的核心試驗(yàn)之一。
長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)周向夾持（傳統(tǒng)16爪式）裝置被廣泛使用，但其技術(shù)局限也逐漸在工程實(shí)踐中顯現(xiàn)。本文將從專業(yè)角度，對(duì)比新興的充氣式等雙軸拉伸技術(shù)，并重點(diǎn)探討測(cè)試應(yīng)變范圍的提升如何直接影響結(jié)構(gòu)仿真的可靠性。
傳統(tǒng)周向夾持式的技術(shù)瓶頸
與仿真數(shù)據(jù)缺口
傳統(tǒng)16爪裝置在夾持原理上通過(guò)機(jī)械夾具同步拉伸試樣邊緣。這一方式在實(shí)踐中面臨幾個(gè)固有挑戰(zhàn)：
有效應(yīng)變范圍不足
由于應(yīng)力集中，試樣常在夾持邊緣附近發(fā)生撕裂或滑脫。這使得大部分材料的有效測(cè)試應(yīng)變難以超過(guò)50%，僅少數(shù)柔軟材料可達(dá)100%。這個(gè)量級(jí)的應(yīng)變數(shù)據(jù)，對(duì)于許多設(shè)計(jì)工況下應(yīng)變可能超過(guò)200%的工程部件而言，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。
數(shù)據(jù)質(zhì)量與一致性
多個(gè)獨(dú)立夾爪的同步性與摩擦阻力，使得測(cè)試設(shè)備存在難以消除且無(wú)法忽略的系統(tǒng)誤差，影響力值測(cè)量精度。同時(shí)，試樣裝夾操作難度大、費(fèi)力耗時(shí)，拉力的一致性高度依賴操作者經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果的復(fù)現(xiàn)性面臨挑戰(zhàn)。
最關(guān)鍵的影響在于仿真領(lǐng)域：材料等雙軸拉伸試驗(yàn)的應(yīng)變范圍小，將直接導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確擬合材料超彈性本構(gòu)模型（如Yeoh、Ogden模型）的參數(shù)。
本構(gòu)模型的擬合，本質(zhì)上是利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)“校準(zhǔn)”一個(gè)數(shù)學(xué)公式。如果校準(zhǔn)所用的數(shù)據(jù)（試驗(yàn)應(yīng)變范圍）遠(yuǎn)小于實(shí)際使用工況，那么在此范圍之外的模型預(yù)測(cè)行為就等同于“無(wú)據(jù)可依”的外推（如下圖所示），其準(zhǔn)確性無(wú)法保證。
充氣式等雙軸拉伸的
技術(shù)原理與優(yōu)勢(shì)
充氣式技術(shù)采用了一種截然不同的思路：通過(guò)施加均勻氣壓使圓形試樣鼓脹，實(shí)現(xiàn)球面中心的純等雙軸變形狀態(tài)。
展開 如何保證塑料拉伸測(cè)試的準(zhǔn)確度？這幾點(diǎn)建議幫你輕松應(yīng)對(duì)！
圖2 這種材料出現(xiàn)屈服并經(jīng)過(guò)屈服過(guò)度后，強(qiáng)度不再增強(qiáng)（保持一固定強(qiáng)度或進(jìn)一步降低）直至斷裂，此種情況拉伸強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度不再是同一點(diǎn)，此過(guò)程拉伸強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度出現(xiàn)在同一點(diǎn)，這一點(diǎn)對(duì)應(yīng)橫坐標(biāo)的數(shù)值為拉伸伸長(zhǎng)率和屈服伸長(zhǎng)率的數(shù)值，這時(shí)斷裂強(qiáng)度數(shù)值小于拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度數(shù)值，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)數(shù)值為斷裂伸長(zhǎng)率數(shù)值。
5. 數(shù)據(jù)處理對(duì)塑料拉伸檢測(cè)的影響
數(shù)據(jù)處理是整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，因此與試驗(yàn)結(jié)果的精確程度有著密切的關(guān)系。現(xiàn)在的材料試驗(yàn)機(jī)多數(shù)由計(jì)算機(jī)控制，數(shù)據(jù)處理已程序化，但是有些數(shù)據(jù)還是依靠人為測(cè)試和計(jì)算。如試樣尺寸、位移變化、伸長(zhǎng)率計(jì)算等。數(shù)據(jù)的處理采取四舍五入的原則，要以測(cè)量誤差為依據(jù)，將測(cè)試得到的或計(jì)算得到的數(shù)據(jù)截取成所需要的位數(shù)，對(duì)舍去的位數(shù)按四舍五入處理（或省略掉）。
6. 人員操作對(duì)塑料拉伸檢測(cè)的影響
人為因素涉及到取樣、制樣過(guò)程，試樣的處理，試驗(yàn)過(guò)程，數(shù)據(jù)處理等。進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，最好同一個(gè)人員操作，以保證得出正確的結(jié)論。適當(dāng)進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，取測(cè)試結(jié)果平均值以提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。
五、總結(jié)
塑料的拉伸性能測(cè)試的準(zhǔn)確性涉及到檢測(cè)設(shè)備、樣品制備、測(cè)試流程、數(shù)據(jù)分析等多個(gè)方面，必須嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整個(gè)測(cè)試過(guò)程才能保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。
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【科普】膠粘劑和粘接的試驗(yàn)方法匯總
有許多理由都需要進(jìn)行膠粘劑和粘接試驗(yàn)，其中一些是:
(1)性能比較(拉伸、剪切、剝離、彎曲、沖擊和劈裂強(qiáng)度;耐久性、疲勞、耐環(huán)境性和傳導(dǎo)性等)。
(2)對(duì)每批膠粘劑進(jìn)行質(zhì)量檢查、確定是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。
(3)檢驗(yàn)表面及其處理的有效性。
(4)確定對(duì)預(yù)測(cè)性能有用的參數(shù)(固化條件、干燥條件、膠層厚度等)。
試驗(yàn)對(duì)于材料科學(xué)和工程的各個(gè)方面都十分重要，尢其是對(duì)膠粘劑顯得更為重要。試驗(yàn)不僅能測(cè)定膠粘劑的本身強(qiáng)度，而且還能評(píng)價(jià)粘接技術(shù)、表面清潔、表面處理的有效性、表面腐蝕、膠粘劑涂布、膠層厚度和固化條件等人們非常關(guān)心的問(wèn)題。
本章首先一般性地討論粘接接頭試驗(yàn)的各種類型。包括一些比較重要的試驗(yàn)，繼而列出某些學(xué)科領(lǐng)域中有關(guān)的ASTM方法和實(shí)踐以及SAE航天局推薦的方法(ARP/s)。
拉伸
單純拉伸試驗(yàn)是負(fù)荷作用垂直于膠層平面并通過(guò)粘接面中心的試驗(yàn)。ASTMD897粘接接頭拉伸強(qiáng)度測(cè)試方法是保留在ASTM中有關(guān)膠粘劑最古老的方法之一。對(duì)于試驗(yàn)所用試件和夾具的制作必須給予重視。由于設(shè)計(jì)不妥，試驗(yàn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生邊緣應(yīng)力，有很大的應(yīng)力集中，所得到的應(yīng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行類推求算不同。粘接面積或不同構(gòu)形接頭的強(qiáng)度很可能是不真實(shí)的。因此，D897已被D2095(條型和圓棒試件拉伸強(qiáng)度測(cè)試方法)所代替。這種試件按照ASTMD2094(粘接試驗(yàn)中條型和圓棒試件的制備)標(biāo)準(zhǔn)制作，很容易調(diào)整同心度。如果正確地制作試件和進(jìn)行試驗(yàn)，便能較精確地測(cè)定拉伸粘接強(qiáng)度。拉伸試驗(yàn)是評(píng)價(jià)膠粘劑最普通的試驗(yàn)。盡管是有經(jīng)驗(yàn)人員設(shè)計(jì)的接頭，也不能保證加荷時(shí)完全是拉伸形式。大多數(shù)結(jié)構(gòu)材料都比膠粘劑的拉伸強(qiáng)度高。拉伸試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)之一是能得到最基本的數(shù)據(jù)，如拉伸應(yīng)變、彈性模量和拉伸強(qiáng)度。
展開 清華大學(xué)Nature子刊：拉伸強(qiáng)度高達(dá)80 GPa的超強(qiáng)碳納米管管束
之后，研究人員制備得到一種具有統(tǒng)一取向、無(wú)缺陷、初始應(yīng)變均勻以及內(nèi)部碳納米管長(zhǎng)度可連續(xù)達(dá)到厘米尺度的碳納米管束，這種碳納米管束表現(xiàn)出高達(dá)80 GPa的拉伸強(qiáng)度（所對(duì)應(yīng)的工程拉伸強(qiáng)度高達(dá)43 GPa），高于其他任何高強(qiáng)度纖維。該成果以“Carbon nanotube bundles with tensile strength over 80 GPa”為題發(fā)表在Nat. Nanotech.上。
