杨氏模量测试-ASTM D638和ISO 527测试怎么做

什么是杨氏模量测试？

  杨氏模量测试或弹性模量测试是测量应变变化率随应力变化的方法。它表示应力-应变曲线直线部分的斜率。关于拉伸测试，它可以称为拉伸模量。这种测试方法用于确定样品在轴向拉伸载荷下的行为。杨氏模量通常报告为N/mm2 (lbs/in2)、MPA (psi)。

应力、应变和杨氏模量：

应力定义为塑料每单位面积的力，单位为 Nm -2或 Pa .

σ（应力）= F/A

其中 σ 是应力（单位为牛顿/平方米或等效的帕斯卡），F 是力（单位为牛顿，通常缩写为 N），A 是样品的横截面积。

应变定义为每单位长度的延伸。由于它是长度比，应变没有单位。

ε (应变) = ΔL/L 0 ; ΔL = LL 0

其中 L 0是被拉伸的钢筋的原始长度，L 是拉伸后的长度。ΔL 是杆的延伸，这两个长度之间的差。

使用拉伸应力和拉伸应变的测量，不同材料的刚度通过杨氏模量 E进行比较。E 是常数，对于给定的材料不会改变。弹性模量公式为：

E = 应力/应变 = σ/ ε

杨氏模量值越大，材料越硬

弹性模量/杨氏模量的单位是：Nm -2或Pa。

塑料中使用的实际单位是兆帕（MPa 或N/mm 2）或千兆帕（GPa 或kN/mm 2）。在美国习惯单位中，它通常以磅（力）每平方英寸(psi) 表示。

应用包括：弹性模量是多种工程和医疗应用

中材料选择、产品设计和性能分析的重要机械性能。

考虑到在不同类型的力下将如何反应，用于为各种目的选择材料

协助设计过程

为了降低材料成本，确定批次质量和制造一致性。

如何计算弹性模量？

通常，“拉伸试验方法”用于测量材料的弹性模量。常用的方法有：

ASTM D638 - 塑料拉伸性能的标准测试方法

ISO 527-1:2012 - 拉伸性能的测定一般原则

ASTM D638 和 ISO 527 测试方法：

ASTM D638 和 ISO 527测试方法涵盖了在规定条件下以标准哑铃形试样形式测定塑料和塑料复合材料的拉伸性能。定义的条件范围可以从预处理、温度、湿度到测试机器速度。

这些方法用于研究试样的拉伸行为。

并且，可以根据拉伸试验结果进行以下计算：

抗拉强度（屈服和断裂）

拉伸模量/杨氏模量

拉紧

伸长率和屈服伸长率

伸长率和断裂伸长率

对于 ASTM D638，测试速度由材料规格决定，对于 ISO 527，测试速度通常为 5 或 50毫米/分钟（用于测量强度和伸长率）和 1 毫米/分钟（用于测量模量）。

引伸计用于确定伸长率和拉伸模量。

影响杨氏模量的因素：

模量与原子的结合能 密切相关，对于高熔点材料，结合力以及的弹性模量通常更高。杨氏模量确实取决于单晶材料的取向。

材料中较高的温度会增加原子振动，这反过来会降低将原子彼此分离所需的能量（通常会降低产生给定应变所需的应力。）

杂质原子、合金原子、非金属夹杂物、二次相颗粒、位错（晶格结构中的位移或失配）和缺陷（裂纹、晶界等）。所有这些都可以削弱或加强材料。

   - 任何阻碍位错通过晶格运动的东西都会增加模量，从而增加屈服强度。

   -任何促进位错运动（如温度升高）或产生局部应力升高（如裂纹、夹杂物等）的因素都会降低强度（例如通过促进早期失效）。

塑料的弹性模量远小于金属或陶瓷和玻璃的弹性模量。例如：

尼龙的弹性模量为 2.7 GPa (0.4 x 10 6 psi)

玻璃纤维的模量为 72 GPa (10.5 x 10 6 psi)

玻璃纤维增强复合材料(GFRC)或碳纤维增强复合材料(CFRC)等复合材料的杨氏模量介于基体聚合物和纤维相（碳或玻璃纤维）的值之间，并取决于它们的相对体积分数。

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