ASTM D790-17
Стандартные методы испытаний свойств на изгиб неармированных и армированных пластмасс и электроизоляционных материалов
- Стандартный №
- ASTM D790-17
- Дата публикации
- 2017
- Разместил
- American Society for Testing and Materials (ASTM)
- Последняя версия
- ASTM D790-17
- сфера применения
-
Обзор стандарта и техническая база
ASTM D790-17 — стандартный метод испытания изгибных свойств неармированных и армированных пластиков и электроизоляционных материалов, разработанный Американским обществом по испытаниям и материалам. Этот стандарт был впервые опубликован в 1970 году, а версия 2017 года является последней пересмотренной версией. В этом стандарте используется трехточечная система нагружения для приложения нагрузок к просто опертым образцам балок, и он широко используется при контроле качества и проверке спецификаций материалов.
Принцип и методология испытания
Этот стандарт основан на классической теории изгиба балок и использует прибор для трехточечного изгиба для определения изгибных свойств материалов. Образец имеет прямоугольное поперечное сечение и размещается на двух опорах. Нагрузка прикладывается через нагружающую головку, расположенную между опорами. Во время испытания регистрируется кривая зависимости нагрузки от прогиба и рассчитываются различные параметры изгибных характеристик.
Процедура испытания Скорость деформации (мм/мм/мин) Применимый тип материала Метод измерения прогиба Процедура A 0,01 Материал, который разрушается при небольшом прогибе Положение траверсы или прогибометр Процедура B 0,10 Материал, который не разрушается в течение 5% деформации Положение траверсы или прогибометр
Определение и формулы расчета основных параметров
Стандарт четко определяет несколько основных параметров изгибающих характеристик и предоставляет соответствующие формулы расчета:
Расчет изгибающего напряжения
При небольших прогибах (отношение пролета опоры к толщине ≤ 16:1) используется классическая формула балки:
σf = 3PL/2bd2
Где: σf - изгибающее напряжение (МПа), P - нагрузка (Н), L - пролет опоры (мм), b - ширина образца (мм), а d - толщина образца (мм)
Поправка на изгибающее напряжение при больших пролетах
Если отношение пролета опоры к толщине больше 16:1, необходимо учитывать влияние концевых сил:
σf = (3PL/2bd2)[1 + 6(D/L)2 - 4(d/L)(D/L)]
Расчет модуля упругости
Формула расчета касательного модуля:
EB = L3m/4bd3
Где m — наклон начального прямолинейного участка кривой «нагрузка-прогиб»
Требования к оборудованию и технические характеристики
Испытательное оборудование должно соответствовать строгим требованиям к точности:
Жесткость испытательной машины
Общая упругая деформация системы испытательной машины не должна превышать 1% от общего прогиба образца, в противном случае необходимо внести соответствующие поправки.
Нагружающая головка и опора
Стандарт определяет радиус нагружающей головки и опоры как 5,0±0,1 мм, если иное не указано в спецификации материала. Для специальных материалов допускаются нагружающие головки и опоры с другими радиусами, но это должно быть четко указано в отчете.
Система измерения прогиба
Доступны два метода измерения прогиба: Тип I использует систему индикации положения траверсы, а Тип II использует дефлектометр. Исследования показали, что данные о прогибе, полученные двумя методами, различаются, поэтому необходимо указать используемый метод измерения.
Тип измерения Требования к точности Стандарты проверки Применимые сценарии Тип I Система класса B ASTM E2309 Контроль качества производственной среды Тип II Класс B-2 (модуль)/Класс C (другое) ASTM E83 Требования к точности измерений
Требования к подготовке образцов и размерам
Подготовка образцов должна соответствовать строгим стандартам:
Размерные характеристики
Образцы следует вырезать из листа, формованных или экструдированных профилей или формовать непосредственно до конечного размера. Толщина образца не должна превышать ширину, а поперечное сечение должно быть прямоугольным с противолежащими гранями, плоскими и параллельными (±0,2 мм), и смежными гранями, перпендикулярными.
Особые требования к различным материалам
Для ламинированных термореактивных пластиков и высокопрочных армированных композитов особое внимание следует уделять выбору соотношения пролета к толщине опоры. Как правило, соотношение пролета к толщине 16:1 подходит для материалов с отношением прочности на растяжение к прочности на сдвиг менее 8:1. Для ламинированных материалов с сильной анизотропией рекомендуется соотношение пролета к толщине 32:1 или 40:1.
Процедура испытания и ключевые моменты
Расчет скорости траверсы
Скорость траверсы рассчитывается по формуле: R = ZL2/6d
Где Z — скорость деформации внешнего волокна, которая составляет 0,01 мм/мм/мин для процедуры A и 0,10 мм/мм/мин для процедуры B.
Выравнивание и калибровка
Нагружающая головка и опора должны быть выровнены так, чтобы цилиндрические оси были параллельны, а нагружающая головка была отцентрирована на опоре. Образец должен быть отцентрирован на опоре, а его длинная ось должна быть перпендикулярна нагружающей головке и опоре.
Условия прекращения испытания
Испытание прекращается, когда максимальная деформация на внешней поверхности образца достигает 5% или происходит разрушение, в зависимости от того, что наступит раньше. Формула расчета предела прогиба: D = rL2/6d
Анализ точности и экспериментальные данные
На основе данных межлабораторных испытаний 1984 года (согласно ASTM E691) шесть лабораторий провели испытания шести материалов с использованием процедуры A. Каждый «результат испытания» представляет собой среднее значение пяти независимых измерений.
Материал Средняя прочность на изгиб (103psi) Внутрилабораторный коэффициент вариации (%) Межлабораторный коэффициент вариации (%) АБС 9,99 1,59 6,05 ДАФ термореактивный 14,3 6,58 6,58 Литой акрил 16,3 1,67 11,3 GR полиэстер 19,5 1,43 2,14
Сравнительный анализ со стандартом ISO 178
Хотя и ASTM D790-17, и ISO 178 включают испытания на пластичность при изгибе, в их техническом содержании имеются различия. Основные отличия включают в себя:
Сравнительные размеры ASTM D790-17 ISO 178 Определение скорости испытания Основано на скорости деформации Основано на скорости траверсы Размер образца Доступны различные спецификации Фиксированный 80×10×4 мм Соотношение ширины образца к толщине 16:1 (рекомендуется) 20:1 (рекомендуется) Предел деформации 5,0% 5,0%
Рекомендации по внедрению и передовой опыт
Выбор оборудования и калибровка
Рекомендуется выбирать испытательную машину с более высокой жесткостью и регулярно проверять значения силы в соответствии с ASTM E4. Для измерений прогиба метод типа II (с использованием дефлектометра) обеспечивает более точные результаты, особенно при измерении модуля упругости.
Вопросы подготовки образцов
Сохраняйте исходное состояние поверхности образца, чтобы избежать влияния обработки на результаты испытаний. Для анизотропных материалов направления резания и нагружения образца должны быть четко указаны.
Контроль среды испытания
Строго кондиционируйте образец в соответствии с ASTM D618. Температура и влажность среды испытания должны соответствовать условиям кондиционирования для обеспечения повторяемых и сопоставимых результатов испытаний.
Интерпретация данных и представление отчетов
Полный отчет должен включать информацию о материале, методах подготовки образцов, условиях испытаний, использованной процедуре и типе, а также среднее и стандартное отклонение всех результатов измерений. Должны быть указаны причины исключения выбросов.
Технологическое развитие и разработка стандартов
С момента публикации в 1970 году стандарт ASTM D790 претерпел несколько пересмотров. Основные изменения в версии 2017 года включают: улучшенные требования к системам измерения прогиба, добавление приложения о коррекции соответствия машины и улучшенное руководство по выбору процедур испытаний.
К будущим тенденциям развития относятся: дальнейшее повышение точности испытаний, расширение области применения (особенно для композитных материалов), усиление координации со стандартами ISO, а также внедрение цифровых и автоматизированных технологий испытаний.
Этот стандарт играет важную роль в исследованиях и разработках материалов, контроле качества и сертификации продукции, обеспечивая надежную техническую основу и методическую гарантию для оценки изгибных свойств пластиковых материалов.
ASTM D790-17 Ссылочный документ
- ASTM D4000 Стандартная система классификации пластиковых материалов
- ASTM D4101 Стандартные спецификации для пропиленовых пластиковых материалов для инъекций и экструзии
- ASTM D5947 Стандартные методы испытаний физических размеров образцов твердых пластмасс
- ASTM D618 Стандартная практика подготовки пластмасс для испытаний
- ASTM D6272 Стандартный метод испытания на изгиб ненапряженных и напряженных пластиков и электроизоляционных материалов с использованием четырехточечного изгиба
- ASTM D638 Стандартный метод испытания свойств пластмасс на растяжение
- ASTM D883 Стандартная терминология, относящаяся к пластикам
- ASTM E2309 Стандартные методы проверки систем и устройств измерения смещения, используемых в машинах для испытания материалов
- ASTM E4 Стандартные методы принудительной проверки испытательных машин
- ASTM E691 Стандартная практика проведения межлабораторного исследования для определения точности метода испытаний
- ASTM E83 Стандартная практика проверки и классификации экстензометров
- ISO 178 Химический анализ поверхности. Масс-спектрометрия вторичных ионов. Линейность шкалы интенсивности в времяпролетных масс-анализаторах с подсчетом одиночных ионов.
ASTM D790-17 История
- 2017 ASTM D790-17 Стандартные методы испытаний свойств на изгиб неармированных и армированных пластмасс и электроизоляционных материалов
- 2015 ASTM D790-15e2 Стандартные методы испытаний свойств на изгиб неармированных и армированных пластмасс и электроизоляционных материалов
- 2015 ASTM D790-15e1 Стандартные методы испытаний свойств на изгиб неармированных и армированных пластмасс и электроизоляционных материалов
- 2015 ASTM D790-15 Стандартные методы испытаний свойств на изгиб неармированных и армированных пластмасс и электроизоляционных материалов
- 2010 ASTM D790-10 Стандартные методы испытаний свойств на изгиб неармированных и армированных пластмасс и электроизоляционных материалов
- 2007 ASTM D790-07e1 Стандартные методы испытаний свойств на изгиб неармированных и армированных пластмасс и электроизоляционных материалов
- 2007 ASTM D790-07 Стандартные методы испытаний свойств на изгиб неармированных и армированных пластмасс и электроизоляционных материалов
- 2003 ASTM D790-03 Стандартные методы испытаний свойств на изгиб неармированных и армированных пластмасс и электроизоляционных материалов
- 2002 ASTM D790-02 Стандартные методы испытаний свойств на изгиб неармированных и армированных пластмасс и электроизоляционных материалов
- 2002 ASTM D790-00 Стандартные методы испытаний свойств на изгиб неармированных и армированных пластмасс и электроизоляционных материалов
