高速拉伸试验的目标和标准ISO/CD 22183、ISO 18872、SAE J 2749
高应变速率下的应力-应变曲线测量可为碰撞模拟提供设计数据,例如在车辆构造中。
高速拉伸试验的国际标准目前只适用于试验的某些方面。
- SAE J 2748标准以一般形式定义了试验和试验设备的要求
- ISO 18872标准更大程度上是一种通用定义的理论方法和在较高应变速率下进行结果外推的规程。 该标准的使用十分有限。
- ISO/CD 22183标准是现有的标准草案,其中包含力测量动态性能的质量准则,因此可以对测量图的质量进行统一评估。
在已知条件下,以静态测试至约5 m/s范围内的冲击速度测量指定试样在高应变速率下的拉伸性能。 根据ISO 8256标准,可使试样类型3的应变速率达到200 1/s。
试验要求
在这些试验中,通常使用液压高速拉伸试验机,通过蓄压器中储存的液压能量将活塞短暂加速到所需的试验速度。 此类型的试验机可同时在低速和高速下进行测量。
还可以使用专门适用于塑料测试的落锤试验机,在大约1.5 m/s以上的速度范围内进行试验。此情况下的试验装置与拉伸冲击试验相似,试样牢牢夹紧在试验装置的一侧,而在试验装置的另一侧安装了一个轭架,它会将落锤的运动传递给试样。由于可能需要较低的下落高度和非常大的下落质量,因此,在速度较低时无需使用落锤试验机进行试验。
为确保试验的有效性,必须使用合适的引伸计或位移测量系统,才能以高分辨率和足够的速度来同时测定牵引夹具或轭架的速度以及试样的变形。为此,通常会使用具有2D DIC评估的快速摄像机系统。
力通过刚性、低质量的测量系统进行测量,该系统除了有良好的测量精度和超过200 kHz的测量值采集频率外,还必须具有尽可能高的固有机械频率。与测量相关试验种类的测量持续时间相比,这种自然振荡的周期必须至少小8到10倍。
理论上,牵引夹具的运动应无时间延迟地从零加速到所需的冲击速度,然后保持恒定。为了尽可能接近此理想情况,活塞和试样夹具之间额外使用了一个低质量元件,这就是所谓的空转杆。该元件与所连接的试样夹具共同决定了变形过程的动态顺序,因此,对于将应力应变曲线分配给所需的第三轴(即应变速率)意义重大。
根据ISO 291标准,试验通常在正常气候下进行。如果要在较宽温度范围内测试塑料的高速拉伸性能,可以使用环境试验箱,其可安装在高速试验机的试验区域中。