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1、ISO 178-2010塑料弯曲性能的测定1 范围1.1 本国际标准规定了在特定条件下测定硬质（见3.12）和半硬质塑料弯曲性能的方法。规定了标准试样尺寸，同时对适合使用的替代试样也提供了尺寸参数。规定了试验速度范围。1.2 本标准用于在规定条件下研究试样弯曲特性，测定弯曲强度、弯曲模量和其他弯曲应力/应变关系。本标准适用于两端自由支撑、中央加荷的试验（三点加载测试）。1.3 本标准适用于下列材料：热塑性模塑、挤出铸造材料，包括填充和增强复合物；硬质热塑性板材；热固性模塑材料，包括填充和增强复合物；热固性板材。与ISO 10350-15和ISO 10350-26一致，本国际标准适用于测试以长度
2、7.5 mm纤维增强的复合物。对于纤维长度7.5 mm的长纤维增强材料（层压材料）的测试，见ISO 141257。本标准通常不适用于硬质多孔材料和含有多孔材料的夹层结构材料。对这些材料的测试，可采用ISO 1209-13和/或ISO 1209-24。注：对于某些纺织纤维增强的塑料，最好采用四点弯曲试验，见ISO 14125。1.4 本方法中所用的试样可以是选定尺寸的模塑试样，用标准多用途试样中部机加工的试样（见ISO 20753），或者从成品或半成品入模塑件、挤出或浇铸板材经机加工的试样。1.5 本标准推荐了最佳试样尺寸。用不同尺寸或不同条件制备的试样进行试验，其结果是不可比较的。其他因素，如
3、试验速度和试样的状态调节也会影响试验结果。注：尤其是半结晶聚合物，由模塑条件决定的样品表层厚度会影响弯曲性能。1.6 本方法不适用于确定产品设计参数，但可用于材料测试和质量控制测试。1.7 对于表现出非线性应力/应变特性的材料，其弯曲性能只为公称值。给出的计算公式都基于应力/应变为线性的假设，且对样品挠度小于厚度的情况下有效。使用推荐的试样尺寸（80 mm X 10 mm X 4 mm），在传统的3.5%弯曲应变和跨距与厚度比L/h为16的情况下，挠度为1.5 h。相比于非常柔软的和延性材料，弯曲测试更合适于测试具有较小断裂挠度的坚硬材料和脆性材料。1.8 与本国际标准的之前版本相反，本版本包
4、含了方法A和方法B两个方法。方法A与本国际标准的之前版本中的方法一致，即在试验中使用1%/min的变形速度。方法B使用两个不同的变形速度：弯曲模量测试中选用1%/min的速度，测量弯曲应力-应变曲线的剩余部分依材料延展性的不同而选用5%/min或50%/min的形变速度。2 规范性引用文件本文件中引用了以下的文件。对于标示日期的引用文件，只有引用的版本有效。对于未标示日期的文献，其最新版（包括任何修正）适用于本标准。ISO 291，塑料状态调节与测试标准环境ISO 293，塑料热塑性材料的压塑试样ISO 294-1：1996，塑料热塑性材料注塑试样第1部分：一般原理及多用途和长条试样的模塑成型
5、。ISO 295，塑料热固性材料的压塑试样ISO 2602，测试结果的统计处理和解释均值估计置信区间ISO 2818，塑料机械加工制备试样ISO 7500-1，金属材料静态单轴测试仪器验证第1部分：张力/压缩测试机器力测量系统的验证和校准ISO 9513，金属材料单轴测试伸长计校正ISO 10724-1，塑料热固性粉末模塑复合物试样的注射模塑成型第1部分：一般原则和多用途试样的模塑成型ISO 16012，塑料试样线性尺寸的测定ISO 20753，塑料试样ISO 23529，橡胶物理实验方法试样的准备和状态调节的通用步骤2 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1 试验速度，v支座与压头之间
6、的相对移动的速率。单位为mm/min。3.2 弯曲应力 f试样跨度中心外表面的正应力，MPa。注：使用9.1中公式（5）计算。3.3 断裂弯曲应力fB试样断裂时的弯曲应力（见图1中的曲线a和曲线b），MPa。3.4 弯曲强度 fM试样在弯曲过程中承受的最大弯曲应力（见图1中曲线a和曲线b），MPa。3.5 在规定挠度时的弯曲应力fC达到3.7规定的挠度Sc时的弯曲应力（见图1中的曲线c），MPa。3.6 挠度 s在弯曲过程中，试样跨距中心的顶面或底面偏离原始位置的距离，mm。3.7 规定挠度sc试样厚度h的1.5倍，mm。注：使用L=16 h的跨度，规定挠度相当于弯曲应变为3.5%。3.8 弯
7、曲应变f试样跨度中心外表面上单元长度的微量变化，用无量纲的比或百分数（%）表示。注：使用9.2中的公式（6）和（7）计算。曲线a试样在屈服前断裂；曲线b试样在规定挠度sc前显示最大值后断裂；曲线c试样在规定挠度sc前既不屈服也不断裂。图1 弯曲应力f随弯曲应变f和挠度s变化的典型曲线3.9 断裂弯曲应变 fB试样断裂时的弯曲应变（见图1中的曲线a和曲线b），用无量纲的比或百分数（%）表示。3.10 弯曲强度下的弯曲应变fM最大弯曲应力时的弯曲应变（见图1中曲线a和曲线b），用无量纲的比或百分数（%）表示。3.11 弯曲弹性模量或弯曲模量 Ef应力差f2 f1与对应的应变差（f2=0.0025）
8、-（f1=0.0005）之比（见9.3，式（9）。MPa。注2：弯曲模量仅是杨氏弹性模量的近似值。3.12 硬质塑料弯曲弹性模量或拉伸弹性模量（弯曲弹性模量不适用时）大于700 MPa的塑料。ISO 47213.13 试样支撑点间的跨距L试样与支架接触点间的距离（见图2）。单位为mm。3.14 弯曲应变率r试验中弯曲应变增加比率。由秒的倒数（s-1）或百分比每秒（%s-1）描述。4 原理把试样支撑成横梁，使其在跨度中心以恒定速度弯曲，直到试样断裂或应力达到最大值的5%（见3.8）。在这个过程中，记录对试样施加的力及试样中间跨度处相应的挠度。5 试验机5.1 概述试验机应符合ISO 7500-1
9、和ISO 9513及本标准中5.2至5.4的要求。5.2 试验速度试验机应可以实现表1中所规定的试验速度。表1 建议的试验速度，v5.3 支座和压头两个支座和中心压头的位置应按图2所示安排。支座和压头之间的平行度偏差应在0.2 mm之内。压头半径R1和支座半径R2尺寸如下：R1=5.0 mm0.2 mm；试样厚度3 mm时，R2=2.0 mm0.2 mm；试样厚度3 mm时，R2=5.0 mm0.2 mm。跨距L应为可调的。1 试样 F 施加力 R1 压头半径 R2 支座半径 h 试样厚度 l 试样长度 L 支座间跨距长度 图2. 实验开始时的试样位置5.4 负荷和挠度测量系统5.4.1 力测
10、量系统力测量系统应符合ISO 7500-1中规定的1类要求。5.4.2 挠度测量系统挠度测量系统应符合ISO 9513中规定的1类要求。在整个挠度范围的测量中，测量系统都应满足要求。可使用满足以上要求的非接触式系统。测量系统性能不应受机器匹配性的影响。当测量弯曲模量时，挠度测量系统测量精确度应达到测量值的1%或更好，跨距L为64 mm和试样厚度h为4.0 mm时（见图3），该精确度对应于3.4 m。同理，其他跨距和试样厚度时将要求有其他相对应的精度。任何可获得以上测试精度的跨距测试仪皆可使用。注：十字头位移不仅包括样品跨度，也包括压头的压痕，以及支撑点压入试样的部分和仪器的变形。仪器变形量与仪
11、器和加载力大小相关，因此不同仪器上获得的测试结果不具有可比性。一般来说，除非进行过校正，否则测量十字头位移不适用于模量测定。 弯曲应力 弯曲应变 s 样品厚度为4 mm，跨距为64 mm时的对应挠度。图3 测量弯曲模量时要求的精确度5.5 测量试样宽度和厚度使用的仪器5.5.1 硬质材料5.5.1.1 试样厚度使用精确到0.01 mm的测微计。如图5所示，使用测试头，测得测量区域中心的厚度和试样半高度处的宽度。具有不同几何形状，即球形、圆形、矩形或有尖锐边缘的测微计接触面都是可接受的。球形面的半径应50 mm。建议使用平的测量头。圆形测量头的尺寸应在1.5 mm和6.4 mm之间。矩形测量头的
12、长边应为4 mm至6.4 mm。建议使用同一仪器测试宽度和厚度。5.5.1.2 试样宽度使用精确到0.01 mm的测微计。如图5所示，使用测量头，测得测量区域中心的厚度和试样半高度处的宽度。具有不同几何形状，即球形、圆形、矩形或有尖锐边缘的测微计接触面都是可接受的。球形面的半径应50 mm。建议使用平的测量头。圆形测量头的尺寸应在1.5 mm和6.4 mm之间。矩形测量头的长边应为4 mm至6.4 mm。建议使用同一仪器测试宽度和厚度。5.5.2 柔性材料参照ISO 23529测量试样的尺寸。6 试样测试6.1 形状和尺寸6.1.1 概述试样的尺寸应符合相关材料标准的规定，若适用，应符合6.1
13、.2或6.1.3的要求。否则，应与有关方面协商试样的类型。6.1.2 推荐试样推荐试样尺寸，单位为mm：长度l：802宽度b：10.00.2厚度h：4.00.2对于任一试样，其中部1/3长度部分的各处厚度与厚度均值的偏差不应大于2%，宽度与平均值的偏差不应大于3%。除在6.4中规定的情况外，试样截面应为没有圆角的矩形。可遵照ISO 20753从多用途试样中间部分制得推荐试样。6.1.3 其他试样当不可能或不希望采用推荐试样时，使用表2中规定的试样尺寸。注：某些产品标准要求从厚度大于规定上限的板材上制取试样，可采用机加工方法，从单面加工试样至规定厚度。此时，通常在测试中将未加工面与支座接触，使得
14、中心压头施加力于样品加工面上。表2 试样宽度b与厚度h的关系 单位为mm6.2 各向异性材料6.2.1 若材料的弯曲性能与方向有关，在知道其最终产品的使用方式和方向的情况下，选择试样承受弯曲应力的方向应与该方向一致。试验样品和设想的最终产品间的关系将决定适用推荐试样的可行性。注：试样的位置或方向及尺寸有时会显著影响试验结果。6.2.2 当材料在两个主方向上表现出明显的弯曲性能区别（ 20%）时，需在两个方向上测试，并记录试样的取向与主方向的关系（见图4）。L 产品长度方向 W 产品宽度方向图4 试样的位置与产品方向及施加力方向的关系6.3 试样准备6.3.1 模塑和挤塑料试样应按照相关材料标准进行制备。当没有材料标准时，除非另有规定，根据需要，可选择按照ISO 293或ISO 295进行直接模压，或者按照ISO 294-1或ISO 10724-1直接进行注塑。6.3.2 板材按照ISO 2818从板材或制品或半制品上加工制得试样。6.4 试样检查试样不可扭曲，试样表面互相垂直。所有的表面和边缘应无划痕、麻点、凹陷和飞边。借助直尺、规尺或平板，目视检查试样是否符合上述要求，并用游标卡尺测量。试验
