塑料 压缩应变检测

塑料压缩应变检测是评估塑料材料在受压状态下变形能力的关键环节，其检测原理、方法、标准及设备应用如下：

检测原理

塑料压缩应变检测通过测量试样在轴向静压力作用下的长度变化，计算其压缩应变（εc）。压缩应变定义为试样原始高度（h₀）与压缩后高度（h）的差值与原始高度的比值，即：

εc=h0h0−h×

该指标反映了材料在压缩载荷下的弹性或塑性变形能力，是评估材料缓冲性能、结构稳定性的重要参数。

检测方法

1. 静态压缩法

• 原理：以恒定速度对试样施加压缩力，记录应力-应变曲线，直至试样断裂或达到预设变形量。

• 应用：适用于硬质塑料、工程塑料及复合材料的压缩模量、屈服强度和断裂应变测试。

• 标准速度：GB/T 1041-2008规定为1mm/min（模量测量）或5mm/min（屈服强度测量）。

2. 动态压缩法

• 原理：对试样施加周期性压力，观察其压缩-回弹过程，评估疲劳性能和长期稳定性。

• 应用：适用于泡沫塑料、弹性体等需模拟动态载荷场景的材料。

3. 高温压缩法

• 原理：在高温环境下（如>100℃）测试热塑性塑料的压缩性能，模拟实际使用条件。

• 应用：评估材料在高温下的蠕变行为和热变形温度。

检测标准

1. 国家标准

• 试样尺寸：棱柱体10mm×10mm×4mm或圆柱体直径4mm-40mm、高度为直径1-4倍。

• 环境条件：温度23±2℃，湿度50±10%。

• 关键指标：压缩强度（σc）、压缩模量（Ec）、弹性恢复率。

• GB/T 1041-2008《塑料 压缩性能的测定》：规定了试样制备、试验设备、操作流程及数据计算方法。

• ISO 604:2002《塑料—压缩性能的测定》：与GB/T 1041等效，应变速率范围0.0005-0.001s⁻¹。

• ASTM D695-15《刚性塑料压缩性能标准试验方法》：应变速率0.005s⁻¹，侧重高速率加载场景。

检测设备

1. 电子试验机

• 功能：施加恒定压缩力并测量试样变形。

• 参数：载荷范围0.02kN-300kN，精度±0.5%，配备冷/热控装置模拟环境温度。

2. 压缩夹具

• 要求：两块硬化钢制平行压板，表面粗糙度Ra≤0.8μm，平整度≤0.025mm，垂直于加荷轴。

• 对中装置：确保试样轴向加载，避免偏心应力。

3. 应变测量系统

• 引伸计：直接夹持在试样标距段测量应变，精度±0.1μm，适用于小变形或高模量材料。

• 横梁位移传感器：测量压板间相对位移，精度较低，通常用于断裂应变等低精度场景。

检测流程

1. 试样制备

• 形状：棱柱体或圆柱体，端面平行度≤0.05mm，表面无裂纹、划痕。

• 数量：每组至少5个有效试样（各向异性材料需10个，垂直和平行于主轴方向各5个）。

• 预处理：在标准环境（23℃±2℃，50%±5% RH）下调节至少40小时。

2. 试验操作

• 装样：将试样置于压板中心，确保轴向对齐，调整夹具间距使试样初始高度符合标准。

• 加载：以设定速度（如2mm/min）施加压缩力，记录Zui大力值（F_max）和压缩位移。

• 终止条件：试样断裂或达到预设变形量（如50%应变）。

3. 数据处理

• 压缩强度：σc = F_max / A₀（A₀为试样原始横截面积）。

• 压缩模量：Ec = σ / ε（应力-应变曲线线性段斜率）。

• 弹性恢复率：卸载后试样恢复高度与原始高度的比值。

检测注意事项

1. 试样端面平行度：若端面不平行，会导致局部应力集中，使压缩强度降低。

2. 摩擦力影响：试样端面与压板间的摩擦力会阻碍横向变形，导致测量值偏高。可通过涂润滑剂或垫细砂纸减少影响。

3. 试验速度：速度增加会提高压缩强度和应变值，需严格按标准控制（如1-5mm/min）。

4. 环境控制：温度、湿度变化会影响材料性能，需在标准环境下进行试验。