37391 image137

72 4. Badanie podstawowych właściwości mechanicznych

Rys. 4.11. Początkowy odcinek wykresu rozciągania    Rys. 4.12. Próbki folii do badania

zawierający dane potrzebne do obliczania modułu    wytrzymałości na rozdzieranie wg

normy [4] i [5]

Pomiar wytrzymałości na rozdzieranie. Wytrzymałość na rozdzieranie, zwana też wytrzymałością strukturalną R_rd jest określana jako stosunek siły rozrywania specjalnego rodzaju próbki pomiarowej do jej grubości

R«=Y' N/cm    (4.11)

gdzie: F - siła niezbędna do rozdzielczego zniszczenia, N; g - grubość próbki pomiarowej, cm.

Próbki pomiarowe (rys. 4.12, 9.18, 9.19) mają celowo uformowane karby. Stosuje się też próbki o kształcie trapezu, zwane trapezoidalnymi. Często dodatkowo karb nacina się żyletką na głębokość 1 mm. W bezpośrednim sąsiedztwie karbu następuje znaczna koncentracja naprężeń, która doprowadza do rozerwania próbki przy stosunkowo małych obciążeniach wskazywanych przez dyna-mometr.

Badanie przeprowadza się szczególnie dla materiałów, które wskutek różnego rodzaju zabiegów technologicznych mają dużo otworów, nacięć, szwów i innych nieciągłości struktury. W praktyce próbę rozdzierania stosuje się przede wszystkim ze względu na korzyści użytkowe, znacznie rzadziej natomiast jako badania właściwości fizycznych. Jest to zapewne jedna z przyczyn, że pojęcie wytrzymałości na rozdzieranie nie jest jednoznacznie traktowane. W większości przypadków przypisuje się temu pojęciu sens wynikający ze wzoru (4.11). Istnieją jednak liczne odstępstwa od tej konwencji, a dla tkanin w ogóle pomija się grubość (4.4).

W pomiarach wytrzymałości na rozdzieranie istotne jest dobieranie wskazanych normą prędkości rozciągania. Dla folii powinna ona wynosić 300 mm/min, dla tworzyw porowatych 500 mm/min, a dla tkanin powlekanych 100 mm/min.

Krzywa rozciągania ma kształt krzywej rosnącej, która stabilizuje się na pewnym poziomie po rozpoczęciu rozdzierania. Przyjmuje się maksymalne obciążenie zarejestrowane przez dynamometr i odrzuca wyniki próbek, które nie uległy rozdarciu wzdłuż wstępnie wykonanego nacięcia.

4.2.4. Interpretacja wyników

Badanie tworzyw sztucznych podczas rozciągania jest praktycznie wykorzystywane do porównywania materiałów między sobą. Obecnie, w dobie coraz powszechniejszego stosowania tworzyw sztucznych jako materiałów konstrukcyjnych (np. dźwigar główny skrzydła szybowca), coraz większe znaczenie zyskuje moduł elastyczności. Wydaje się łatwe zastąpienie nośnej belki ze stali o wytrzymałości 800 MPa belką z laminatu epoksydowego zawierającego włókno szklane. Uzyska się tę samą nośność belki (przy równocześnie 3 razy mniejszym ciężarze), ale z oznaczenia modułu sprężystości E wynika, że belka ta ugnie się (pod identycznym obciążeniem) 3-4 razy bardziej niż belka stalowa.

4.3. Badanie cech wytrzymałościowych podczas ściskania

4.3.1. Ogólna charakterystyka badania oraz pojęcia podstawowe

Podczas ściskania, analogicznie jak podczas rozciągania, występują dwie podstawowe wielkości, a mianowicie odkształcenie (skrócenie) oraz naprężenie. Odkształcenie wyrażać można jako bezwzględne Al albo jako względne Al/l. Naprężenia określa się jako nominalne lub rzeczywiste.

W celu scharakteryzowania właściwości tworzywa poddanego ściskaniu są stosowane następujące pojęcia [7]:

1)    wytrzymałość na ściskanie,

2)    granica plastyczności,

3)    umowna granica plastyczności,

4)    odkształcenie przy zniszczeniu,

5)    odkształcenie na granicy plastyczności,

6)    naprężenie ściskające przy założonym odkształceniu względnym.