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| 标准编号 | GB/T 1043.2-2018 (GB/T1043.2-2018) | | 中文名称 | 塑料 简支梁冲击性能的测定 第2部分：仪器化冲击试验 | | 英文名称 | Plastics -- Determination of Charpy impact properties -- Part 2: Instrumented impact test | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | G31 | | 国际标准分类 | 83.080.01 | | 字数估计 | 22,216 | | 发布日期 | 2018-03-15 | | 实施日期 | 2018-10-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 1043.2-2018
塑料 简支梁冲击性能的测定 第2部分：仪器化冲击试验
Plastics -- Determination of Charpy impact properties -- Part 2: Instrumented impact test
1 范围
1.1 GB/T 1043的本部分规定了一种使用力-挠度曲线测定塑料简支梁冲击性能的试验方法。遵循
GB/T 1043.1-2008规定的几种不同类型的试样和试验,以及根据不同的材料类型、试样类型和缺口类
型而规定的试验参数。
描述了动态效应,例如传感器-冲击刀系统的共振,试样共振以及初始接触与惯性峰之间的关系(参
见图1中曲线b和附录A)。
1.2 简支梁和悬臂梁试验方法间的对比参见GB/T 1043.1-2008的第1章。
GB/T 1043.1-2008适用于只用冲击强度表征冲击行为,并且冲击试验机的势能要与待测试样的
断裂能近似匹配(见ISO 13802:1999,附录C)。本部分适用于使用力-挠度曲线或力-时间曲线详细表
征冲击行为,以及用于研制能避免上述提及的能量匹配要求的自动化冲击仪器。
1.3 本部分适用的材料范围参见GB/T 1043.1-2008的第1章。
1.4 保证试验结果可比的通用要求参见GB/T 1043.1-2008的第1章。
1.5 本部分得到的试验数据不适用于零部件的设计计算,对试验数据的使用方法也不属于本部分讨论
的内容。应用本方法所得的数据时,须标明引用本部分或与相关当事人协商。
通过改变试验环境温度、试样缺口半径、试样厚度以及使用不同条件制备试样等方法可以获得材料
的断裂行为的信息。
本部分不涉及解析力-挠度曲线上每个点的形成机理,对该机理的解析方法现仍处于研究阶段。
1.6 只有在试样制备条件和试验条件均相同时,测定的结果才具有可比性。综合评价试样对冲击应力
的响应时,需要确定变形速率以及温度对结晶度和水分含量等材料参数的影响关系。因此,不能用本部
分直接预测制品的冲击断裂行为,但可以用本部分测量从制品上裁取的试样。
1.7 如果通过前期试验建立了本部分与GB/T 1043.1-2008的可比性,则冲击强度可采用本部分测定
的结果。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 1043.1-2008 塑料 简支梁冲击性能的测定 第1部分:非仪器化冲击(ISO 179-1:2000,
IDT)
3 术语和定义
GB/T 1043.1-2008界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
冲击速度
当冲击发生时,冲击刀相对于试样支座的速度。用米每秒(m/s)表示。
3.2
惯性峰
冲击刀第一次和试样接触后使试样加速,改变试样受接触部分惯性的力而形成力-时间或力-挠度
曲线上的第一个峰。(参见图1中曲线b,和附录A)。
4 原理
用两支座支撑长条状试样接近两端的部位构成一个水平梁,冲击线处于支座的中间部位,试样受到
垂直冲击并以恒定的标称速度高速弯曲。冲击试验的几何结构图见ISO 13802:1999的第5章。在冲
击过程中记录冲击力。根据测定方法的不同,试样的挠度可以用适合的测量设备直接测量,也可以在载
能体能施加无摩擦冲击的情况下,用初始速度、力与时间的函数关系计算其挠度。通过上述试验获得的力-挠度曲线可以描述试样在高弯曲速率下的冲击行为,从而推断材料的一些性能。
5 仪器
5.1 试验机
5.1.1 基本部件
载能体、冲击刀和配有试样支座的机架是试验机的基本部件。载能体可以是惯性型的(例如摆锤或
自由落镖,也可用弹簧或气动辅助等冲击形式),或者是液压型的。
试验机应能确保试样受到垂直于试样长度方向的标称恒定速度的冲击而弯曲。可以测量到试样上
的力,同时可以推算或测量试样在冲击方向上的挠度。
5.1.2 载能体
GB/T 1043.1-2008(也可参见ISO 13802:1999的4.2.4)规定的低能量型摆锤的冲击速度v0为
2.90m/s±0.15m/s,高能量型摆锤的速度是3.8m/s±0.2m/s。尽管也可采用v0=3.8m/s±0.2m/s
的速度,但为了使数据与依据GB/T 1043.1-2008测得的数据具有可比性,GB/T 1043本部分的冲击
速度应选用2.90m/s±0.15m/s(见下面的注1和注2)。
为了避免材料在试验时的粘弹性行为使测得的数据不具有可比性,在冲击过程中速度的降低不能
超过10%(见下面的注3)。
液压型载能体是配有合适附件的高速冲击试验机。需要检查冲击过程中冲击刀相对于试样支座速
度的任何误差,例如采用检查挠度-时间曲线斜率的方法。
在使用重力加速的载能体时,上述冲击速度对应的高度分别为43cm±5cm和74cm±7cm,如果
相同的载能体使用两个不同的速度,后者的冲击动能E 增加了1.54倍。
前文所述的冲击过程中允许速度最多下降10%意味着冲击时动能E(用焦耳表示)应满足以下
条件。
5.1.3 冲击刃
见ISO 13802:1999的5.8.1和表3。
可用于冲击刃的材料是任何耐磨、强度高而不变形,又能将施加到试样上的力传送到测力系统上的
材料。
注:经验表明钢铁通常适用于冲击刃。而像钛金属那样的低密度材料可用于提高力测量装置的固有频率。
5.1.4 摆锤
摆锤要符合ISO 13802:1999的5.2和表3的要求。
5.1.5 试样支座
试样支座要符合ISO 13802:1999的5.7.1的要求。
5.1.6 机架
试验机的机架能够调节水平,冲击刀和试样支座符合5.1.3和5.1.5的要求。
当使用载能体的动能计算挠度时,机架与载能体的质量之比mF/mC应不小于10(参见附录B和下
面的注1和注2)。可直接测量挠度时,该比值仅作为推荐。冲击试验机通常易受到振动的影响,因此
机架的重心应落在冲击投影线上。
注1:ISO 13802:1999的5.3.3中机架质量与摆锤质量之比要达到40,使得传递到机架上的能量减小到最低。然而在本方法中测定的是施加到试样上的力和试样的挠度,所以传递到机架的任何能量不会影响试验结果。
注2:mF/mC的比值为10是防止在试验后期机架被加速到冲击速度的1%以上(参见附录B)。
5.1.7 摩擦损失
在不测量挠度的情况下,使用落镖或摆锤等无摩擦冲击的载能体时,冲击速度的偏离不能超过计算
值的1%。即摩擦损失Wf在第一个四分之一摆动周期内应小于标称能量E 的2%,完整摆动周期内应
小于8%(见ISO 13802:1999的5.6)。
注:如果挠度是直接测量的,当冲击速度在规定的范围内时,由摩擦造成的载能体的能量损失不会影响试验结果。
5.2 力和挠度的测量装置
5.2.1 力的测量
采用在冲击刀上安装应变片或压电传感器的方法测量施加在试样上的力,其安装部位要靠近冲击
刃,也可以采用其他合适的方法。测力系统的测量精度应不低于所测量最大力值的1%。
装配完毕的测力系统要经过校准,校准可采用静态法(如在冲击刀上施加已知的负荷)或动态法,力
的测量误差在校准后应小于±2%。
5.2.2 挠度的测量
试样的挠度是时间的函数,其既可以通过对力-时间曲线二次积分计算得出,也可以直接测量得到。
如果直接测量挠度,所用的采样频率要和测量冲击力的频率相同。时间与挠度测量的分辨率要相
互匹配。
在大多数情况下,用于测量力与挠度的仪器会在信号传输时间上有差异,导致力-挠度曲线出现偏
移。该偏移量与冲击速度成正比。应根据传输时间的差异进行时间平移,以实现时间记录线的同步。
5.3 测微计和量规
测微计与量规应符合GB/T 1043.1-2008的5.2的要求。
6 试样
试样要符合GB/T 1043.1-2008的第6章的要求。
7 试验步骤
7.1 在试样状态调节的环境下进行试验,或者保证试样由状态调节环境转移到试验环境的时间足够
短,以防止试样的状态发生变化从而机械性能发生改变。
在室温下测试经低温调节的试样时,可以在调节后10s内进行试验。状态调节和试验环境间的湿
度差异对试样的影响较小,如聚酰胺的试样转移时间达30min后,其冲击行为没有出现明显的差别。
7.2 按照GB/T 1043.1-2008的7.1的要......
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