GB/T 1043.2-2018
基本信息
标准号:
GB/T 1043.2-2018
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
标准类别:国家标准(GB)
标准状态:现行
出版语种:简体中文
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相关标签:
塑料
简支梁
冲击
性能
测定
仪器
试验
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标准简介
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
GB/T1043.2-2018
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标准内容
ICS83.080.01
中华人民共和国国家标准
GB/T1043.2—2018/ISO179-2:1997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(ISO179-2:1997.IDT)
2018-03-15发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2018-10-01实施
规范性引用文件
术语和定义
试验步骤
结果的计算与表示
精密度
10试验报告
附录A(资料性附录)
附录B(资料性附录)
附录C(资料性附录)
参考文献
惯性峰
机架质量
精密度数据
GB/T1043.2—2018/ISO179-2:199711
iiiKANiKAca
GB/T1043.2—2018/IS0179-2:1997GB/T1043《塑料简支梁冲击性能的测定》共分为2个部分:一第1部分:非仪器化冲击试验;第2部分:仪器化冲击试验
本部分为GB/T1043的第2部分。
本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本部分使用翻译法等同采用ISO179-2:1997《塑料简支梁冲击性能的测定第2部分:仪器化冲击试验和IS0179-2:1997/Amd.1:2011《塑料简支梁冲击性能的测定第2部分:仪器化冲击试验精密度》。
本部分由中国石油和化学工业联合会提出本部分由全国塑料标准化技术委员会通用方法和产品分技术委员会(SAC/TC15/SC4)归口。本部分负责起草单位:中国石油化工股份有限公司北京北化院燕山分院、中蓝晨光成都检测技术有限公司、大连理工大学。
本部分主要起草人:王超先、邓燕霞、张友稳、郭曦、陈敏剑、王艳色iKAoNi KAca
iiiKAoNikAca
1范围
GB/T1043.2—2018/IS0179-2:1997塑料简支梁冲击性能的测定
第2部分:仪器化冲击试验
1.1GB/T1043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/T1043.1一2008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/T1043.1一2008的第1章。GB/T1043.1一2008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1IS013802:1999,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/T1043.1一2008的第1章。1.4保证试验结果可比的通用要求参见GB/T1043.1一2008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/T1043.1一2008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/T1043.1—2008塑料简支梁冲击性能的测定第1部分:非仪器化冲击(ISO179-1:2000,IDT)
ISO13802:1999塑料摆式冲击试验机检测摆锤式冲击试验,悬臂梁式冲击试验和抗拉冲击验 (Plastics-Verification of pendulum impact-testing machines-Charpy, Izod and tensile impacttesting)
3术语和定义
GB/T1043.1一2008界定的以及下列术语和定义适用于本文件。1
iiiKAoNikAca
GB/T1043.2—2018/ISO179-2:19973.1
impact velocity
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inertial peak
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)。3.3
冲击力
impact force
在冲击方向上冲击刃施加到试样上的力。用牛顿(N)表示。3.4
挠度deflection
冲击过程中冲击刀相对于试样支座的位移,以冲击刀和试样第一次接触的位置为起点。用毫米(mm)表示。
impact energy
冲击能量
在挠度:时使试样加速、变形和断裂所消耗的能量。用焦耳(J)表示。其测量方法为计算力-挠度曲线下方从冲击起初点到挠度3的积分面积。3.6
最大冲击力
maximumimpactforce
在力-时间或力-挠度曲线上冲击力最大时的力值(见图1)。用牛顿(N)表示。3.7
最大冲击力挠度
deflectionatmaximumimpactforceSM
出现最大冲击力FM时的度(见图1)。用毫米(mm)表示。800-
sM&m10
挠度/mm
力-挠度(N与t)和力-时间(b)曲线40
iiiKAoNhikAca
N/年忧
图中:
时间/ms
图1(续)
(破坏曲线见图2)
挠度/mm
挠度/mm
不断裂:屈服后的塑性形变持续到极限挠度LGB/T1043.2—2018/IS0179-2:1997Atwwww
部分断裂:试样屈服后裂纹稳定扩展,达到极限挠度5L时的冲击力大于最大冲击力的5%;10
韧性断裂:试样届服后裂纹稳定扩展,达到极限挠度5L时的冲击力小于或等于最大冲击力的5%;脆性断裂:屈服后裂纹不稳定扩展;碎性断裂:届服前裂纹不稳定扩展;SL=极限挠度;拖移起始。
注:由于试样的变形方式不同,用本部分获得的力-变形曲线与用ISO6603-2获得的曲线存在差异。不同之处在于仪器化落锤试验中的第一个破坏作用后力突然有个轻微的降低(裂纹产生),随后是力逐渐增大。在仪器化的三点弯曲冲击试验中,从未观测到裂纹产生后力的增大。此外,在平板的落锤冲击试验中没有弯曲冲击的惯性效应(见附录A)。图21型试样受侧向冲击时不同断裂形式的典型力-绕度曲线3
GB/T1043.2—2018/IS0179-2:19973.8
最大冲击力能量energytomaximum impactforceWM
达到最大冲击力时所消耗的能量。用焦耳(J)表示。3.9
断裂挠度deflection atbreak
当冲击力降低到小于或等于最大冲击力FM的5%时的挠度(见图1)。用毫米(mm)表示试样在断裂处的断裂挠度s和试样在拖移起始时的极限挠度S(见图1,曲线N)的区分可以用试样的长1、宽b和跨距L来判断。对于侧向冲击的1型试样,51的范围在32mm到34mm。注:在侧向冲击1型试样时,有时会观察到疑似挠度极限,即当冲击力下降到零时挠度值异乎寻常的低(低到只有20mm),然而此时试样并没有断裂。将试验速度降低后会发现,此行为受弯曲和扭曲变形的综合作用影响,试样从侧向翻转到较为稳定的贯层位置。通过检查试验后的试样可以证实该行为,此时试样上的弯曲轴线不是平行而是倾斜于试样的宽度方向,其产生的原因是试样在侧向和贯层冲击方向之间存在高的弯曲刚度比,同时试样轮廓上存在如脱模斜角等微小的不对称性会引发该行为。
其消除的方法是在仪器化冲击刀的刃部前方安装导向部件,这样能避免试样的中部出现大的扭曲。但该导向部件不能安装在冲击刀的刃部。3.10
impact energyatbreak
冲击断裂能
达到断裂挠度sB时所消耗的能量。用焦耳(J)表示。3.11
简支梁无缺口(缺口)冲击强度Charpy(notched)impactstrengthau(aen)
相对于无缺口(缺口)试样中部的单位原始横截面积A(AN)的冲击断裂能量(见8.4和GB/T1043.1一2008的3.1和3.2)。用千焦每平方米(kJ/m)表示。3.12
破坏类型typeof failure
材料在试验时的变形行为(见图2)类型。其类型包括不破坏(N),部分破坏(P)、韧性破坏(t)、脆性破坏(b)和碎性破坏(s)。
类型t、b和s是属于GB/T1043.1一2008定义的完全破坏(C)和铰链破坏(H)的子类。这些破坏类型的冲击断裂能量值W和简支梁冲击强度可用相应试验结果的平均值表示。部分破坏(P)的试样和出现层间剪切破裂的材料,见GB/T1043.1一2008的7.6。如果一组试样的破坏类型不止一种,见GB/T1043.1一2008的7.7。注:在图2中可见,对于碎性破坏(见曲线s)和脆性破坏(见曲线b),断裂时的挠度和冲击能量与最大冲击力时的挠度和冲击能量相同,在最大冲击力处发生裂纹不稳定扩展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ISO13802:1999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4
GB/T1043.2—2018/ISO179-2:1997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度。5.1.2载能体
GB/T1043.1—2008(也可参见ISO13802:1999的4.2.4)规定的低能量型摆锤的冲击速度U。为2.90m/s士0.15m/s,高能量型摆锤的速度是3.8m/s士0.2m/s。尽管也可采用ua=3.8m/s士0.2m/s的速度,但为了使数据与依据GB/T1043.1一2008测得的数据具有可比性.GB/T1043本部分的冲击速度应选用2.90m/s士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土5cm和74cm土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。
E/W*≥5
式中:
E一载能体的动能,单位为焦耳(J);W*
最大待测冲击能量,单位为焦耳(J)。载能体的质量mc应满足式(2)和式(3)的要求。mc≥10w*/
mc≥1.2W*(当0o=2.9m/s时)
式中:
载能体的质量,单位为千克(kg);冲击速度,单位为米每秒(m/s);最大待测冲击能量,单位为焦耳(J)。例如当W*=10J时mc≥12kg。
..(2)
(3)
注1:随着冲击速度的增大,惯性峰F的高度(见图1.曲线b)和随后试样振动的振幅都要增加。关于这些振动的基本知识参见附录A和参考文献[1]和[2]。惯性峰和阻尼振动的详情参见附录A。注2:对于一些特定的应用,例如要获得预制裂纹试样的冲击性能数据,采用较低的冲击速度(例如1m/s土0.05m/s)可有助于减小注1中提及的振动。注3:本标准遵循GB/T1043.1一2008的7.3要求的试验条件。其能确保在冲击过程中速度的变化相当于常规的冲击试验,进而冲击强度值可比。其重要性在于塑料是弯曲速率敏感的材料,尤其当温度接近于转变温度时。5
GB/T1043.2—2018/IS0179-2:19975.1.3冲击刃
见IS013802:1999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ISO13802:1999的5.2和表3的要求。5.1.5试样支座
试样支座要符合ISO13802:1999的5.7.1的要求。5.1.6机架www.bzxz.net
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mz/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:ISO13802:1999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挑度,所以传递到机架的任何能量不会影响试验结果注2:mr/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W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ISO13802:1999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土2%。冲击试验的测力系统其固有频率f.要比试样在冲击后的共振频率f高3倍以上(见下面的注1)。
设计测力系统时要考虑能将惯性峰后的负值力减到最小,这样能确保测力系统能快速准确地测量使试样挠曲的力(见注2和注3)。惯性峰后的负值力应不超过惯性峰值的20%(见图A.2)。选用的直流或载频放大器的带宽上限要涵盖测试设备的响应频率。如果实施了冲击后的滤波处理,应在试验报告中给出滤波器的类型及其基本特性(见第10章的m项)。
注1:塑料试样的共振频率.在2kHz~10kHz之间。固有频率f.为30kHz的测力系统通常能适用于塑料测试厂。和于.之间的差别越大,越易于检测到裂纹的起始和扩展6
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