中文版-ISO-527-1-2012

ISO527-1-2012塑料拉伸性能的测定第1部分：总则1.范围1.1ISO527的本部分规定了在规定条件下测定塑料和复合材料拉伸性能的一般原则，并规定了几种不同形状的试样以用于不同类型的材料，这些材料在本标准的其他部分予以详述。1.2本方法用于研究试样的拉伸性能及在规定条件下测定拉伸强度、拉伸模量和其他方面的拉伸应力/应变关系。1.3本方法适用于下列材料：——硬质和半硬质（分别见3.12和3.13）模塑、挤塑和浇铸的热塑性塑料，除未填充类型外还包括填充的和增强的混合料；硬质和半硬质热塑性片材和薄膜；——刚性和半刚性的热固性模塑材料，包括填充和增强化合物；刚性半刚性的热固性片材，包括层压材料；——纤维增强热固性塑料和热塑性复合材料掺入单向或非单向增强材料，如毡，无纺布，编织粗纱，短切原丝，组合和混合加固，粗纱和磨碎纤维；片由预浸渍材料（预浸料）制成，——热致液晶聚合物。这些方法通常不适合用于刚性多孔材料的测试，其应采用ISO1926标准，也不适用于含有多孔材料的夹层结构材料。2规范性引用文件下列文件中的条款通过ISO527本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，只有引用的版本有效。未注日期的文件，其最新版本（包括任何勘误内容）对本标准有效。ISO291，塑料——状态调节和测试的标准环境ISO2602，数据的统计处理和解释——均值估计——置信区间ISO7500-1:2004，金属材料——静态单轴向试验机的校正——第1部分：拉伸试验机——压力测量系统的校正ISO9513:1999，金属材料——单轴向测试中使用的伸长计系统的校准ISO16012，塑料——试样线性尺寸的测定ISO20753，塑料——试验样品ISO23529，橡胶——物理试验方法用试样制备和调节的一般程序3术语和定义下列术语和定义适用于ISO527的本部分。3.1标距L0试样中间部分两标线之间的初始距离。单位为mm。注释：ISO527不同部分所描述的不同试样类型的标距长度数值代表相应的最大标距长度。3.2厚度h试验样品中间部位矩形截面处的较小的初始尺寸。单位为mm。3.3宽度b试验样品中间部位矩形截面处的较大的初始尺寸。单位为mm。3.4横截面A初始宽度和厚度的乘积，A=bh。单位为mm2。3.5试验速度v试验过程中，试验机夹具分离速度，单位为mm/min。3.6应力σ试样标距长度内，每单位原始横截面积上所受的法向力。单位为MPa。注释：为区别于与试样实际横截面相关的真实应力，该应力常被称为“工程应力”。3.6.1屈服应力σy屈服应变下的应力。单位为MPa。注释：其数值可能小于可获得的最大应力（见图1，曲线b和c）。3.6.2强度σm拉伸试验中观察到的第一个局部最大力值。单位为MPa。注释：其也可能是样品屈服或断裂时的力值（见图1）。3.6.3x%应变处的应力σx当应变达到规定值x%时的应力。单位为MPa。注释：x%应变处的应力值在某些情况下可能有用，如当应力/应变曲线没有屈服点时（见图1，曲线d）。3.6.4断裂应力σb试样断裂时的应力，单位为MPa。注释：其为在试样分离前的瞬间，应力-应变曲线上应力的最高值，即由裂纹造成的负荷下降前的值。3.7应变ε原始标距单位长度的增量。用无量纲的比值或百分数（%）表示。3.7.1屈服应变εy拉伸试验中第一次出现应变增加而应力不增加时的应变。用无量纲的比值或百分数（%）表示。见图1，曲线b和c。注释：计算机处理确定屈服应变的信息见附录A（资料性附录）。3.7.2断裂应变εb若试样在屈服前发生断裂，断裂应变为在应力减小到小于或等于强度10%之前记录的最后一个应变值。用无量纲的比值或百分数（%）表示。见图1，曲线a和d。3.7.3强度应变εm达到强度时的应变。用无量纲的比值或百分数（%）表示。3.8标称应变εt十字头位移除以夹具间距。用无量纲的比值或百分数（%）表示。注释1.用于超出屈服应变范围（见3.7.1）或者没有使用引伸计时的应变计算。注释2：可基于从实验开始时十字头位移计算，或者基于超出屈服应变后十字头位移增量计算，如果后种情况下位移是使用引伸计确定的（对于多用途试样优选）。3.8.1断裂标称应变εtb当断裂发生在屈服之后时，在应力减小到小于或等于强度的10%前所记录的最后一个数据点处的标称应变。用无量纲的比值或百分数（%）表示。见图1，曲线b和c。3.9模量Et应力应变曲线σ（ε）上在ε1=0.05%和ε2=0.25%应变区间曲线的斜率。单位为MPa。注释1：可以计算为弦向模量或者在此区间最小二乘回归曲线的斜率。注释2：本定义不适用于薄膜材料。3.10泊松比μ在纵向应变对法向应变关系曲线的线性部分内，垂直于拉伸方向上的两坐标轴之一的应变增量Δεn，与拉伸方向上的应变增值Δε1之比的负值。用无量纲的比值表示。3.11夹持距离L试样在夹具间部分的初始长度。单位为mm。3.12硬质塑料在规定的条件下，塑料的弯曲模量（若不适用，则拉伸模量）大于700MPa。3.13半硬质塑料在规定的条件下，塑料的弯曲模量（若不适用，则拉伸模量）在70MPa至700MPa之间。图1——典型的应力/应变曲线注释：曲线（a）代表一脆性材料，其在低应变下断裂，不发生屈服。曲线（d）代表一软橡胶状材料，其在大应变（50%）处断裂。4原理和方法4.1原理沿试样纵向主轴恒速拉伸，直到断裂或应力（负荷）或应变（伸长）达到某一预定值，测量在这一过程中试样承受的负荷及其伸长。4.2方法4.2.1本方法适用于试验可以铸造成指定尺寸，或从成品和半成品如模塑品、层压板、薄膜和挤压或浇铸板材上经加工、切割成指定尺寸的样品。试样类型及制备方法在ISO527相关部分中阐述。某些情况下，可使用多用途试样。多用途试样和小型化试样在ISO20753中描述。4.2.2本方法阐述了试样的优选尺寸。使用不同尺寸试样，或者试样在不同条件下制备，都会使得实验结果失去可比性。其他因素如试验速度和试样状态调节条件也会影响试验结果。因此，当需要对比试验结果时，应谨慎控制和记录这些参数。5设备5.1试验机5.1.1概述试验机应符合ISO7500-1和ISO9513及本部分5.1.2至5.1.6的规定。5.1.2试验速度拉力试验机应能达到表1所规定的的试验速度。表1——推荐的试验速度5.1.3夹具用于夹持样品的夹具应连接在仪器上，使得试样的主轴与沿夹具之间中心线的试样延伸方向一致。试样应夹紧，以防试样在夹具中脱滑。夹持系统应避免引起试样产生早期断裂或者将试样压扁。对于测试拉伸模量，需要保证恒定的应变速率并且不能改变，例如，由夹头移动导致的变化。当使用楔形夹头时，这点尤其重要。注释：对于预应力，需要进行正确的校准（见9.3）和试样安装，以避免应力/应变图上出现脚趾区，见9.4。5.1.4负荷指示装置应符合ISO7500-1:2004中分类1的规定。5.1.5应变指示装置5.1.5.1引伸计应符合ISO9513:1999中分类1的规定。在应变测试区域内应能一直获得该分类的准确度。符合准确度要求的非接触型引伸计也可使用。引伸计应能测量试验中任何时间，试样在标距内的变化。仪器最好可以自动的记录该变化。仪器应在规定的试验速度没有惯性滞后。为准确的测量拉伸模量Et，仪器测量标距的精度应优于测量值的1%。当使用1A型试样时，若标距为75mm，则要求±1.5μm的绝对准确度。更小的标距对应于不同的准确度，见图2。注释：与标距相关，测量标距内试样的深长率要求的1%的准确度可转换成不同的绝对准确度。对于小型化试样，由于缺少合适的引伸计，可能无法获得这样高的准确度（见图2）。通常使用的光学引伸计在一个宽的试样表面记录变形：对于这样一个单面应变测试方法，应确保低应变值得测量不被弯曲所影响，弯曲可能由更微弱的试样错位和初始翘曲造成，这样会使得试样的相对表面的应变值有差异。建议使用可将试样两表面应变值平均化的应变测量方法。当测定模量时需要考虑该因素，但对于测量较大应变值时则不太必要。5.1.5.2应变仪试样也可使用纵向应变仪测试，其精度应优于测量值的1%。对于模量测试，则对应于20x10-6的应变准确度。进行合适的表面处理及粘合剂选择，使得能更好的测量目标材料。5.1.6数据记录5.1.6.1通用数据记录频率应足够高，以达到准确度要求。5.1.6.2应变数据记录应变数据记录频率与下列因素相关。——v，试验速度，mm/min；——L0/L，标距与初始夹头—夹头分离的比；——r，为获得准确数据所需的记录应变数值的最小分辨率，单位为mm。典型地，其为或优于准确度值的一半。需要的最小的数据记录频率（Hz）fmin按下式计算：试验机的数据记录频率应至少等于该fmin。5.1.6.3力值记录记录速率与试验速度、应变值范围、准确度要求和夹头距离相关。模量、试验速度和夹头距离决定施加力值的增大速率。力增大速率与所需的准确度比值决定记录频率。见下面例子。力增大速率由下式决定：式中，E为弹性模量，单位为MPa；A为试样横截面积，单位为mm2；v为试验速度，单位为mm/min；L为夹头间距，单位为mm。使用模量范围内施加力值的变量来确定所需的准确度，使用下面公式计算，假设相关力值精度应达到1%以内：模量范围内的力增量：ΔF=E·A（ε2-ε1）=E·A·Δε准确度（1%的一半）：r=5x10-3xΔF=5x10-3xE·A·Δε记录频率：示例：当v=1mm/min，Δε=2x10-3和L=115mm时，则记录频率为fforce=14.5Hz。图2—假设准确度为1%，不同标距测量模量时，对引伸计准确度的要求5.2测量试样宽度和厚度的装置见ISO16012和ISO23529。6试样6.1形状和尺寸见ISO527各部分内容中的规定。6.2试样制备见ISO527各部分内容中的规定。6.3标线如使用光学引伸计，特别是对于薄片和薄膜，应在试样上标出规定的标线，标线与试样的中点距离应大致相等（±1mm），两标线间距离的测量精度应优于1%。标线不能刻划、冲刻或压印在试样上，以免损坏受试材料，应采用对受试材料无影响的标线，而且所划的相互平行的每条标线要尽量窄。6.4试样检查试样应无扭曲，相邻的平面间应相互垂直。表面和边缘应无划痕、空洞、凹陷和毛刺。试样可与直尺、直角尺、平板比对，应用目测并用螺旋测微器检查是否符合这些要求。发现试样有一项或几项不合要求时，应舍弃或在试验前机加工至合适的尺寸和形状。注塑试样需要1o到2o的拔模角以利于脱模。同时，注塑试样不可避免的存在凹陷。由于冷却过程的不同，试样中部的厚度一般小于试样边缘。厚度差Δh≤0.1mm时可以接受（见图3）。注：hm为试样在此截面上的最大厚度，h为试样在此截面上的最小厚度，Δh=hm-h≤0.1mm。图3—注塑试样横截面（被夸大的）注：ISO294-1：1996的附录D给出了如何减小注塑试样凹陷的指导。6.5各向异性见ISO527的相关部分的说明。7试样数量7.1每个受试方向和每项性能的试验，试样数量不少于5个。如果需要精密度更高的平均值，试样数量可多于5个，可用置信区间（95%概率，见ISO2602）估算得出。7.2应废弃在肩部断裂或塑性变形扩展到整个肩宽的哑铃形试样并令取试样重新试验。无论数据怎样变化，不应随意舍弃，因为数据的变化是受试材料性能变化的函数。8状态调节试样应按有关材料标准进行状态调节。缺少该方面资料时，应从ISO291中选择最合适的状态调节条件，除非有关方面另有商定。状态调节时间至少为16h，除非已知试样对湿度不敏感而不需控制湿度的情况下，优选的调节气氛为（23±2）oC和（50±10）%R.H.。9试验步骤9.1试验环境应在与试样状态调节相同环境下进行试验，除非有关方面另有商定，例如在高温或低温下试验。9.2试样尺寸按照ISO16012或ISO23529确定试样的尺寸。记录每个试样中部以及标距内距边缘5mm范围内的试样宽度和厚度的最小和最大值，确认其处于该材料标准规定的允差范围内。使用测量宽度和厚度数值的均值计算试样的横截面积。对于注塑试样，在试样中部5mm范围