你是否曾好奇過(guò)，為什么一些塑料制品在長(zhǎng)期使用后，會(huì)突然斷裂或變形？
在長(zhǎng)期日曬溫度場(chǎng)載荷作用下，塑料件會(huì)發(fā)生彈性變形及蠕變變形。蠕變是指材料在持續(xù)應(yīng)力載荷作用下，應(yīng)變隨時(shí)間增加的現(xiàn)象。它會(huì)使物體產(chǎn)生永久的變形，甚至斷裂。它有別于簡(jiǎn)單的變形，而是材料在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)逐漸適應(yīng)應(yīng)力載荷的表現(xiàn)。這種適應(yīng)過(guò)程可以理解為材料的“記憶效應(yīng)”。塑料作為一種非金屬材料，其蠕變行為具有獨(dú)特的規(guī)律和特性。
蠕變應(yīng)變及應(yīng)變率曲線
通過(guò)觀察塑料件的蠕變曲線，我們可以發(fā)現(xiàn)其蠕變應(yīng)變的三個(gè)階段。在初始階段，材料會(huì)發(fā)生非?？焖俚膽?yīng)變，可以稱之為“快速應(yīng)變階段”，在此階段，會(huì)發(fā)生較快速的應(yīng)變，但應(yīng)變率會(huì)降低，直至保持一個(gè)恒定值，進(jìn)入蠕變應(yīng)變的第二個(gè)階段“應(yīng)變保持階段”，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)應(yīng)力載荷作用，蠕變材料將會(huì)產(chǎn)生快速變形直至斷裂，進(jìn)入第三個(gè)階段“材料斷裂階段”。完整和準(zhǔn)確的材料蠕變應(yīng)變測(cè)試及標(biāo)定，應(yīng)能夠在測(cè)定第二階段特性的同時(shí)，也準(zhǔn)確體現(xiàn)第一階段的特性。
了解塑料蠕變，不僅能幫助我們更好地理解材料的性能，還能為保障我們的安全提供依據(jù)。例如，在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中，需要考慮材料的蠕變特性，以確保產(chǎn)品的穩(wěn)定性和使用壽命。同時(shí)，消費(fèi)者在使用過(guò)程中，也應(yīng)注意避免長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)應(yīng)力載荷作用，以防止塑料制品發(fā)生蠕變斷裂。
蠕變?cè)囼?yàn)測(cè)試過(guò)程
蠕變?cè)囼?yàn)通常是在某個(gè)較高溫度下對(duì)試樣施加恒定載荷（或恒定真應(yīng)力），觀察記錄蠕變應(yīng)變隨時(shí)間的變化情況。工程應(yīng)用中我們通常使用恒定載荷，也就是恒定工程應(yīng)力來(lái)加載；但如果想要研究?jī)?nèi)在機(jī)理問(wèn)題，通常要使用恒定真應(yīng)力來(lái)作為加載方式。
某軟質(zhì)塑料的標(biāo)稱蠕變應(yīng)變曲線圖
塑料蠕變?cè)囼?yàn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：
ISO 899-1 蠕變行為的測(cè)定 - 第 1 部分：拉伸蠕變
ISO 899-2 蠕變行為的測(cè)定 - 第 2 部分：三點(diǎn)加載的彎曲蠕變
ASTM D2990塑料拉伸、壓縮和彎曲蠕變和蠕變破裂的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法
ISO 16770塑料 - 聚乙烯環(huán)境應(yīng)力開裂 (ESC) 的測(cè)定 - 全缺口蠕變?cè)囼?yàn) (FNCT)
ISO 3384-1硫化或熱塑性橡膠 – 壓縮應(yīng)力松弛的測(cè)定
蠕變?cè)囼?yàn)確定了哪些特征值？
拉伸蠕變應(yīng)變、標(biāo)稱拉伸蠕變應(yīng)變、拉伸蠕變模量、標(biāo)稱拉伸蠕變模量、破斷時(shí)間、等時(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線、蠕變恢復(fù)等。
需要提前明確哪些條件？
進(jìn)行蠕變性能測(cè)試，需明確三個(gè)條件：溫度、載荷、時(shí)間。溫度應(yīng)與狀態(tài)調(diào)節(jié)相同的環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)溫度偏差在±2℃；載荷應(yīng)與材料的預(yù)期應(yīng)用相當(dāng)，規(guī)定初始應(yīng)變可通過(guò)模量進(jìn)行換算得出初始載荷；時(shí)間無(wú)規(guī)定，準(zhǔn)確至±2s內(nèi)，通常在1000h內(nèi)。
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