热固性塑料弯曲实验

一、试样要求

尺寸规格

标准试样：长度 80 \pm 2 \, \text{mm}80±2mm，宽度 10.0 \pm 0.2 \, \text{mm}10.0±0.2mm，厚度 4.0 \pm 0.2 \, \text{mm}4.0±0.2mm；

厚度均匀性：中部1/3区域内厚度偏差≤2%，宽度偏差≤3%，截面为矩形无倒角。

制备与处理

模压或机加工成型，避免热损伤（热固性材料需冷加工）；

状态调节：温度 23 \pm 2^\circ \text{C}23±2∘C、湿度 50 \pm 5\%50±5% 环境下放置24小时。

数量要求

每组≥5个有效试样，断裂位置超出跨距中部1/3范围的数据作废。

二、试验设备与参数

项目 要求

试验机 万能材料试验机，载荷精度≤±1%，配备三点弯曲夹具

跨距调节 L = (16 \pm 1)hL=(16±1)h（hh为试样平均厚度），精度±0.5%

压头半径 5.0 mm ±0.1 mm（ISO标准）/ 部分标准允许0.5 mm±0.2 mm

加载速率 常规：10 mm/min；仲裁或模量测试：2 mm/min（应变速率≈1%/min）

三、试验流程

装样定位

试样对称放置于支座，受拉面朝上，确保压头与试样中线对齐，避免偏载。

载荷控制

施加初载（约1%破坏力）消除间隙，清零位移传感器。

数据采集

连续记录载荷-挠度曲线，直至试样断裂或最大应变达5%。

失效判定

优先记录断裂载荷；未断裂时记录规定挠度（通常1.5倍厚度）对应的载荷。

四、结果计算

弯曲强度（\sigma_fσf）\sigma_f = \frac{3FL}{2bh^2} \quad (\text{三点弯曲})σf=2bh23FL(三点弯曲)FF：最大载荷（N），LL：跨距（mm），bb：宽度（mm），hh：厚度（mm）。

弯曲模量（E_fEf）E_f = \frac{\sigma_{f2} - \sigma_{f1}}{\varepsilon_{f2} - \varepsilon_{f1}} \quad (\text{通常取} \varepsilon_{f1}=0.0005, \varepsilon_{f2}=0.0025)

Ef=εf2−εf1σf2−σf1(通常取εf1=0.0005,εf2=0.0025)

基于应力-应变曲线弹性段斜率。

五、特殊注意事项

脆性材料适配

热固性塑料易脆断，建议试样与压头间加垫薄片防局部压溃。

环境敏感性

高温或湿热环境会显著降低弯曲强度，需标注试验条件。

误差控制

厚度测量误差≤0.01 mm（误差放大至应力结果的5%）。

六、应用标准对比

标准 适用范围 特点

GB/T 9341 热固性模塑料/板材（纤维长度≤7.5 mm） 仅支持三点弯曲，侧重基础参数

ASTM D790 刚性与半刚性材料 分方法A（低速率）、B（高速率）

ISO 178 通用塑料 兼容韧/脆性材料，国际通用

注：军工或航空航天领域需额外验证低温（-40℃）弯曲性能