[发明专利]一种塑胶拉伸应力应变测试方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种塑料橡胶力学性能测试器械，用于橡胶塑料片材拉伸 应力应变测试，属于物理性能及仪表自动化测量技术领域。

背景技术

应力应变关系是材料的一项重要的性能。目前对塑料橡胶的拉伸力学 试验，大都采用单向拉伸测试机来进行，单向拉伸测试技术已经发展得非 常成熟。但是，单向拉伸时，在与受力方向相垂直的方向上会产生严重的 收缩，而且塑料橡胶的实际应用的受力状态是复杂的，因此，单向拉伸应 力测试的实际意义有限。

双轴拉伸是使材料在X与Y方向上同时受到均匀的拉力，关于拉伸 应力应变测试的器械也有很多，其主要差别主要体现在所使用的试样形状 上，如十字形，方形和圆形。十字形试样是根据单轴拉伸发展起来的，但 在X、Y方向进行拉伸时，在圆角处会出现很大的应力集中；方形和圆形 试样虽然能克服此缺点，但所使用的施力机构复杂，施力效果不尽理想， 因此给测试带来一定的误差。

K.Easterbrook和R.J.Grieve于1985年提出的测试装置(结构见于二钧， 李素梅.双向拉伸应力-应变曲线的测定原理和方法[J].试验技术与试验 机.1989，5：11-18)，能均匀地测试金属薄片的拉伸应力应变特性。装置中 所采用的充压介质为液体，在试样破裂时会引起液体飞溅和额外的清理工 作。由于塑料橡胶薄片较柔软，如果采用这套装置中的接触式测量势必会 引起测量误差。另外，塑料橡胶对温度变化敏感，在进行应力应变测试时 也要考虑温度的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服以上缺点，提供一种拉伸应力应变的测试方法 及装置，能方便、准确、清洁地测试塑胶片材的应力应变关系。

本发明一种塑胶拉伸应力应变的测试方法，采用了包括压紧系统、拉 伸系统、测量系统、温控系统和数据处理系统的测试装置，测试采用了非 接触式的测量方法，还考虑了温度的影响，具体的测量步骤如下：

(1)在圆片形试样的中心与以中心为圆心、测量标距为直径的圆周的 任意一点分别粘贴一个标记物或做一个标记，将处理好的试样通过压紧系 统装在测试仪上；

(2)设定温度值，开启温控系统的加热装置开关，等待温度维持恒定；

(3)打开拉伸系统的气压调节控制装置开关，使试样变形；

(4)通过测量系统的快速拍照系统和压力传感器采集不同变形下圆片 形试样标记物或标记的位置来得到标距圆直径、拱高和内部压力；

(5)将测量系统采集到的数据和图形进行处理和转换，输入至微机处理 系统进行计算，得到被测试样的应力应变曲线。

本发明提出采用一种塑胶拉伸应力应变的测试方法的塑胶拉伸应力 应变测试装置，包括有压紧系统、拉伸系统、测量系统、温控系统和数据 处理系统，拉伸系统由高压气杯、气泵、气压调节控制装置、通气管、卸 压阀、仪器罩与可视化玻璃组成，气泵通过通气管与高压气杯相连，通气 管上设置有气压调节控制装置，高压气杯的一侧设置卸压阀，仪器罩扣在 高压气杯上，平面的可视化玻璃镶嵌在仪器罩上；温控系统包括保温层、 加热装置、温度传感器，仪器罩内和高压气杯内都设置有温控系统；测量 系统由具有跟踪功能的快速拍照系统与压力传感器组成，快速拍照系统设 置于仪器罩外与可视化玻璃对应处，压力传感器设置于通气管或高压气杯 上；气压调节控制装置可手动和自动控制。

压紧装置包括压具支架、支架螺母、支架垫片、压紧螺钉、手柄和压 紧圈，均匀分布于高压气杯的边缘，可以是四个或以上，支架通过支架螺 母和支架垫片与高压气杯的边缘固结，压紧螺钉与支架通过螺纹连接，螺 钉头与压紧圈相接触；压紧圈接触试样变形的一侧的倒角为圆角。

温控系统的加热装置可以是电加热、远红外加热或者是微波加热。

温控系统的温度传感器可以是热电偶或红外线测温器。

温控系统的保温层可以在高压气杯与仪器罩里侧或外侧。

实验用高压气体可以是空气、氮气、二氧化碳或惰性气体，常温时可 以直接采用空气作为实验介质，非常温下根据测试样品的特点选用其它气 体。