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塑料材料的物性表里的物理性能一項里總會看到彎曲模量(Flexural Modulus),簡單的來說彎曲模量就是彎曲應力比上彎曲產(chǎn)生的應變,標識材料在彈性極限內抵抗彎曲變形的能力。如下圖PC的彎曲模量示意圖:
在彎曲模量的測量上,ASTM跟ISO在測試樣條的尺寸以及測試的方法上都有些微的差異,所以兩個不同標準出來的數(shù)值其實不太好直接比較,最好的方法還是比對同意方法下的數(shù)值。
談到這里,可能有的同學會問,塑料原材料物性表里不但有彎曲模量,也有拉伸模量,該看那個模量好呢。我的意見是先看具體應用,也就是產(chǎn)品服役的狀態(tài),到底是受彎曲更多呢還是受拉伸更多。在兩者很難判定的時候,那么我比較建議先看拉伸模量。這是因為同拉伸模量測試方法相比較的話,二者樣條所受約束不同,導致力學模型的準確程度也微有差異– 拉伸是兩段夾緊拉伸,彎曲是兩段支撐,中間受力。所以拉伸模量的受力模型相對精確一點。此外塑料樣條在測試過程中受力彎曲的時候,多少會產(chǎn)生一部分塑性變形,從而造成讀取出來的數(shù)值實際上是有所偏大的:
所以你如果比對一些材料的彎曲模量跟拉伸模量的話,大致有個1.4-1.5的倍數(shù)關系。當然也并不是所有塑料材料都有這個比例關系。
那么什么是彎曲模量效應呢?比較簡單的說,就是一個模量低的材料在受同樣力的時候,產(chǎn)生的變形會大于一個模量高的材料產(chǎn)生的變形?;蛘哒f在同一個產(chǎn)品上,模量低的材料在壁厚薄的地方產(chǎn)生的變形跟壁厚厚一點的地方產(chǎn)生的變形差會比模量高一點的材料產(chǎn)生的變形差更大一些。
也就是說D2/D1會大于d2/d1,這種差異在一般不受力的情況下不會對產(chǎn)品的性能產(chǎn)生多大的差別,但如果在受力的情況下,譬如做跌落的時候,就會造成局部更大的變形,從而形成尖角(Notch),而大家都知道,一旦產(chǎn)生尖角,必然會造成應力集中,降低局部的產(chǎn)品強度,從而可能會造成產(chǎn)品失效。
為了方便大家理解,我們可以把d1跟D1的部分無線加厚,這樣二者在受力的時候產(chǎn)生的變形就可以忽略不計了,而我們就可以只考慮d2跟D2受力的變形了。很明顯D2的變形會大于d2的變形,從而會有更大的可能在受力的時候產(chǎn)生過多的變形,甚至形成尖角(notch)。
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