工程陶瓷彈性模量試驗方法

1主題內(nèi)容與適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了測定工程陶瓷彈性模量的靜態(tài)模量和動態(tài)模量兩種試驗方法及試驗用的試驗設(shè)備、試樣的具體要求、試驗步驟和試驗結(jié)果的處理方法等。本標(biāo)準(zhǔn)適用于用作機(jī)器零部件、結(jié)構(gòu)材料等的高強(qiáng)度工程陶瓷在室溫下彈性模量的測定。功能陶瓷也可參照執(zhí)行。 2引用標(biāo)準(zhǔn) GB 1031表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值 GB 1183形狀和位置公差術(shù)語及定義 GB 6569工程陶瓷彎曲強(qiáng)度試驗方法 3術(shù)語 31靜態(tài)彈性模量。s tatic elastic modulus以較低的位移速率在彎曲試樣上施加負(fù)荷,通過應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系測量的彈性模量。 32動態(tài)彈性模量 dynamic elastic modulus使試樣振動,測定試樣的基頻求得的彈性模量。 4靜態(tài)彈性模量試驗方法 41試驗設(shè)備 411試驗機(jī):應(yīng)難保證一定的位移速率,負(fù)荷示值相對誤差不大于±1%的材料試驗機(jī)。 412應(yīng)變測量儀:靜態(tài)電阻應(yīng)變儀、動態(tài)電阻應(yīng)變儀或其他能夠測量應(yīng)變信號的儀器,應(yīng)變示值相對誤差不大于±1%。 413位移測量裝置:能夠測量試樣跨中撓度的差動變壓器、應(yīng)變片式位移計或其他能夠測量位移的裝置。 414夾具:基本構(gòu)造如圖1所示,試樣支座和壓頭在試驗過程中應(yīng)不發(fā)生塑性變形,所用材料的彈性模量應(yīng)大于200GPa。支座和壓頭的曲率半徑和試驗跨距如圖1所示,其長度應(yīng)大于試樣的寬度,按GB1031規(guī)定與試樣接觸部分的表面粗糙度Rz不大于160μm。 415量具:精度為002mm的游標(biāo)卡尺,精度為001mm的螺旋測微汁。 42試樣 421試樣從待測制品上切取或按與待測制品相同的工藝制成,其尺寸如圖2所示。按照 GB1183的規(guī)定試樣相對面的平行度不大于002mm,相鄰面的垂直度不大于002mm。 422按GB1031規(guī)定試樣上下面的表面粗糙度Rz不大于160μm。 43試驗步驟 431測量試樣中部的寬度和厚度,精確至001mm。 432按圖1所示,測量支點(diǎn)與負(fù)荷點(diǎn)之間的尺寸,把試樣放在支座正中,使試樣與支承輥線垂直。 433按GB6569方法所測變曲強(qiáng)度的70%或以上的負(fù)荷作為加荷上限,燕應(yīng)在應(yīng)力-應(yīng)變曲線的直線范圍內(nèi),以小于或等于05mm/min的位移速率加荷。 434應(yīng)變測量或位移測量 4341應(yīng)變測量:采用應(yīng)變測量裝置測量試樣應(yīng)變時,在三點(diǎn)彎曲時應(yīng)變片的長度不得大于1mm,在四點(diǎn)彎曲時的應(yīng)變片長度不得大于5mm。應(yīng)變片粘貼于試樣跨距的中央,記錄加荷過程負(fù)荷與應(yīng)變的變化值。 4442位移測量,采用位移測量裝置試樣跨中撓度或加荷點(diǎn)位移時,需預(yù)先用試樣相同的材料或彈性模量高于試樣的材料制成修正試樣。修正試樣的長和寬與試樣一致,厚度應(yīng)不小于試樣的46倍。也可采用相同跨距,寬度和厚度立方的乘積為原試樣100倍的修正試樣,在與試樣相同的負(fù)荷范圍內(nèi)測定修正試樣的跨中撓度,以此作為修正值。 44結(jié)果計算 441三點(diǎn)彎曲加荷方式測量的彈性模量 4411使用應(yīng)變片時,參照圖3按式(1)計算: 3l(p2-p1) Eb3=———————×10-3……………………………(1) 2bh2(ε2-ε1)式中:Eb3——三點(diǎn)彎曲加荷方式測量的彈性模量,GPa; p1,p2——分別為直線段上所取的下點(diǎn)和一點(diǎn)對應(yīng)的負(fù)荷,N; l——試樣支座間的距離,mm; b——試樣寬度,mm; h——試樣厚度,mm;ε2-ε1——分別為與p1和p2對應(yīng)的試樣應(yīng)變。 4412測量試樣跨中撓度和加荷點(diǎn)位移時,以試樣位移測量值Ym與修正試樣位移值Yc之差作為實際位移(撓度)Yt,參照圖4按式(2)計算: l3(p2-p1) Eb3=———————×10-3……………………………(2) 2bh3(Yt2-Yt1)式中:Yt1,Yt2——分別為與P1和p2對應(yīng)的試樣跨中實際撓度,mm;其余各項同式(1)。 442四點(diǎn)彎曲加荷方式測量的彈性模量 4421使用應(yīng)變片時,參照圖3按式(3)計算: l(p2-p1) Eb4=———————×10-3……………………………(3) bh2(ε2-ε1)式中:Eb4——四點(diǎn)彎曲加荷方式測量的彈性模量,GPa;其余各項同式(1)。 4422測量試樣跨中位移時,參照圖4按式(4)計算: 23l3(p2-p1) Eb4=———————×10-3……………………………(4) 108bh3(Yt2-Yt1)式中:Eb4——同式(3); Yt1,Yt2——同式(2);其余各項同式(1)。 5l3(p2-p1) Eb4=———————×10-3……………………………(5) 27bh3(Yt2-Yt1)式中:Eb4——同式(3); Yt1,Yt2——同式(2);其余各項同式(1)。 5動態(tài)彈性模量試驗方法 51試驗設(shè)備 511干燥裝置:能夠升溫至105~120℃的電熱恒溫箱。 512天平:感量5mg,量程100~200g或同等以上精度的稱量儀器。 513試驗儀器:能夠測量試樣變曲振動基頻的試驗儀器,示值誤差為±1Hz。 514量具同415。 52試樣 521試樣從待測制品上切取或按待測制品相同工藝制成。試樣長度LT不得小于40mm,寬度b不得小于4mm,厚度h不得小于1mm,試樣長度與厚度之比LT/h不小于20。試樣相對面的平行度不大于002mm,端部應(yīng)平整。試樣的質(zhì)量不小于5g。 522每組試樣的數(shù)量不少于5個。 53試驗步驟 531將試樣置于電熱恒溫箱中,在105~120℃條件下烘2h或?qū)⒃嚇雍娓芍梁阒亍?532稱量試樣,精確至10mg,測量試樣尺寸。 533將試樣放在無約束支點(diǎn)上,注意觀察試樣的振動狀態(tài),找到基頻,測定基頻值,有效數(shù)字修約到四位。 54結(jié)果計算測量結(jié)果按式(6)計算: h2 LT 3 mf2 ED=0.9465(1+6.59———)×(———)×(——)×10-9………(6) L2T h b式中:ED——彎曲振動法測量的彈性模量,GPa; m——試樣的質(zhì)量,g; f——基頻,Hz; h,b——同式(1); LT——試樣的長度,mm。 6數(shù)據(jù)處理 61彈性模量數(shù)據(jù)有效數(shù)字修約到三位。 62平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差分別按式(7)和(8)計算,平均值有效數(shù)字修約至三位,標(biāo)準(zhǔn)偏差有效數(shù)字修約到二位?!艵 E=———…………………………………………(7) n∑E2-(∑E2/n )1/2 S=〔—————————〕………………………………(8) n-1—式中:E——彈性模量平均值,GPa; S——彈性模量標(biāo)準(zhǔn)偏差,GPa; E——每個試樣的彈性模量,GPa; n——被測試樣數(shù)量。 7試驗報告彈性模量試驗報告應(yīng)包括: a.委托單位; b.試樣名稱及編號; c.試驗條件(說明三點(diǎn)彎曲、四點(diǎn)彎曲、彎曲共振法及其具體的測量方式,環(huán)境條件,試驗量程等等); d.試樣狀態(tài)(包括試樣尺寸、質(zhì)量); e.試驗結(jié)果(包括單值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差); f.試驗人員及試驗日期?!郊诱f明:本標(biāo)準(zhǔn)由中國建筑材料科學(xué)院負(fù)責(zé)起草。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人馬眷榮、仇沱。

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2024-12-24 10:17:58