抗撕裂性

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抗撕裂性

衡量片材或薄膜材料抵抗撕裂的能力。對於紙張，它是撕裂紙張單層後所需的力。有三種標準方法可用於確定塑膠薄膜的抗撕裂性：ASTM D-1004 詳細說明了一種用於確定低負載速率下抗撕裂性的方法；ASTM D-1922 中的測試測量了在片材樣本上傳播預切狹縫所需的力；ASTM D-1038 提供了一種用於確定抗撕裂性的方法，該方法僅建議用於規格驗收測試。橡膠的抗撕裂性是在 ASTM D-624 中概述的條件下撕裂 1 英寸厚樣本所需的力。紡織品的抗撕裂性是通過落錘裝置傳播單撕裂舌型撕裂（從切口開始）所需的力。(ASTM D-1424)

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撕裂強度

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撕裂強度

在 ASTM D-2261 和 ASTM D-2262 中概述的條件下，撕裂預先切開的機織織物樣本所需的拉伸力。紙張的邊緣撕裂強度是指撕裂折疊在 V 形槽口上並在拉伸試驗機中加載的樣本所需的力。

抗拉強度

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抗拉強度

理解和測量抗拉強度簡介

抗拉強度是研究人員、工程師和品質管制部門用來評估材料、產品或組件機械性能的關鍵測量指標。材料的抗拉強度定義為試樣在失效前所能承受的最大機械拉伸（拉力）應力，儘管失效的定義因材料類型及其設計而異。

當材料承受越來越大的拉應力時，其原子之間的鍵會被拉伸，然後隨著應力的增加最終斷裂。當原子鍵僅僅被拉伸時，該材料被認為處於其彈性區域內，此時移除力將使材料恢復到其原始形狀。一旦原子鍵斷裂，材料就進入了塑性區域。這意味著材料已經發生了化學變化，並且在移除力後將不再恢復到其原始形狀。在測試的此階段，試樣通常會開始出現可見的變化，在中心變窄，這種現象稱為「頸縮」。

根據所評估的材料，可以在材料進入塑性變形階段（即其屈服點）或材料最終斷裂的點評估抗拉強度。在塑性變形點評估抗拉強度稱為屈服強度。在試樣斷裂點評估抗拉強度稱為極限抗拉強度。

被測材料的類型將決定屈服強度或極限抗拉強度是否提供最有用的資訊。例如，諸如金屬之類的延展性材料通常在屈服點進行評估，而諸如複合材料之類的脆性材料通常在斷裂點進行評估。這兩個點以及彈性模量都是用於幫助表徵材料強度的重要計算。

抗拉強度的測量單位

在國際單位制中，抗拉強度以帕斯卡或兆帕表示，這相當於牛頓/平方米 (N/m²)。在美國系統中，它以磅/平方英寸（lbf/in² 或 psi）表示。

如何計算抗拉強度？

抗拉強度的計算方法是用試樣的橫截面積除以所達到的最大拉力。抗拉強度 (σ) = 最大拉力 (F) / 試樣橫截面積 (A)：

$σ = \frac{F}{A}$

如何測量抗拉強度？

抗拉強度是通過在萬能試驗機上執行拉伸試驗來測量的，並且必須注意確保結果準確且可重複。以應力單位（Pa 或 psi）而不是力單位（N 或 lbf）評估材料的抗拉強度/屈服強度有助於結果的可重複性。這是因為準備好的材料/試樣具有可能變化的厚度和寬度公差，並且應力考慮了每個試樣抗拉強度計算的厚度和寬度測量值。例如，如果操作員測試了同一批次的 5 個試樣，並且所有試樣的厚度都不同，則它們的最大力值可能具有更寬的範圍，而它們的應力值將保持可比性。

抗拉強度的表示

下圖顯示了來自各種不同塑性試樣類型的屈服和曲線類型：

試樣 1 顯示了脆性試樣在低應變下在屈服時斷裂的示例
試樣 2 顯示了屈服後應力增加的材料示例
試樣 3 顯示了屈服後應力沒有增加的材料
試樣 4 顯示了在較大應變下斷裂的軟彈性材料

此圖顯示了不同曲線類型的上下屈服強度的示例，其中 R_eh 表示上屈服強度，R_el 表示下屈服強度，a 表示初始瞬態效應。這些曲線代表了測試金屬時經常看到的行為。

常用材料的抗拉強度

材料	屈服強度 (MPa)	極限抗拉強度 (MPa)
尼龍-6	45	45-90
丙烯酸，透明澆鑄板 (PMMA)	72	87
鋁	95	110
銅	70	220
結構鋼，ASTM A36 鋼	250	400-550
鋼，不鏽鋼 AISI 302 - 冷軋	502	860
鈦合金	730	900
鑽石	1600	2800
芳綸（克維拉或特瓦倫）	3620	3757
碳纖維（東麗 T1100G）（最強的人造纖維）	-	7000 單獨纖維

來源：https://www.engineeringtoolbox.com/young-modulus-d_417.html

用於測量抗拉強度的設備

抗拉強度以及其他拉伸特性是在萬能試驗機. 此設備有多種不同的力容量可供選擇，最大力容量範圍從 0.02 N 到 2,000 kN。除了拉伸測試外，這些機器還可以執行壓縮、彎曲、剝離、撕裂、剪切、摩擦、扭轉、穿刺以及各種其他類型的測試，以便充分表徵材料、組件和成品的機械性能。根據您實驗室的吞吐量要求，還可以提供多種自動化系統。

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使用擺錘衝擊試驗機進行拉伸衝擊試驗

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使用擺錘衝擊試驗機進行拉伸衝擊試驗

什麼是拉伸擺錘衝擊試驗？

一種用於確定衝擊拉伸載荷下斷裂試樣所需能量的試驗方法。拉伸衝擊強度試驗通常在 擺錘試驗機 上執行，最初是為了克服彎曲（Izod 和 Charpy）衝擊試驗的缺陷而開發的。所有對結果有高度影響的試驗變數，如缺口敏感性、拋擲係數和試樣厚度，都在拉伸衝擊試驗中被消除。與僅限於厚試樣的 Izod 和 Charpy 類型相反，此試驗可以確定非常薄和柔韌試樣的衝擊強度。

如何進行拉伸擺錘衝擊試驗？

有兩種不同的試驗配置。一種包括試樣在頭部的設置（ISO 8256 方法 B），其中試樣直接連接到擺錘錘頭。衝擊斷裂所需的能量由擺錘在斷裂試樣過程中提取的動能值決定。試驗設置要求將試樣的一端安裝在錘頭上，另一端必須夾在橫樑構件內，該構件與擺錘一起移動，直到衝擊瞬間。只要機器底座足夠堅固以防止振動，就可以輕鬆計算出橫樑在相反方向彈跳所損失的能量。

第二種試驗配置是試樣在底座的設置（ISO 8256 方法 A）。試樣夾在由擺錘框架支撐的試樣虎鉗中，並通過擺錘和橫樑構件之間的衝擊斷裂，橫樑構件始終夾在試樣的另一端。

下圖說明了最常見的試樣在底座的衝擊配置。

根據試驗類型，錘頭能量範圍為 0.5 - 50 J（0.37 - 36.9 ft-lbs），衝擊速度為 2.9 m/s 和 3.8 m/s。拉伸衝擊試驗引入了應變速率作為一個重要的試驗變數，許多研究人員已經證明，拉伸衝擊試驗結果比 Izod 或 Charpy 衝擊試驗分析更能與實際現場故障相關聯。

傳感器

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感測器

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斷裂時間

在蠕變測試中，於恆定應力和溫度下使試樣斷裂所需的時間。

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