塑料的 ASTM D790 弯曲测试
如何根据 ASTM D790 对非增强和增强塑料进行弯曲测试
ASTM D790 是一种标准测试方法，用于确定增强和非增强塑料、高模量复合材料以及电绝缘材料的弯曲性能。
本指南概述了 ASTM D790 弯曲测试中涉及的关键要素，包括测试设备、软件和试样要求。然而，它不能替代官方的 ASTM D790 标准。任何计划执行此测试的人员都应查阅完整的标准，以了解完整的说明和合规性要求。
ASTM D790 是适合您的标准吗？
ASTM D790 是用于测量塑料弯曲性能的几种标准之一。
它不适用于拉伸测试。如果您需要确定塑料材料的拉伸性能，请参考 ASTM D638。
此外，ASTM D790 不适用于在未断裂或未屈服的情况下应变超过 5% 的材料。对于这些材料，根据 ASTM D6272 进行 4 点弯曲测试，或根据 ASTM D638 进行 拉伸测试可能更为合适。
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ASTM D790 与 ISO 178 之间的主要区别
ASTM D790 测量什么？
测试速度
ASTM D790 所需的测试速度表示为试样支撑跨度、试样厚度和应变率的函数 —— 使用以下方程式确定横梁速率。
- R = 横梁运动速率 (mm/min)
- L = 支撑跨度 (mm)
- d = 试样厚度 (mm)
- Z = 外层纤维应变率 (mm/mm/min)
外层纤维应变率 (Z)：
- 程序 A：0.01 mm/mm/min
- 程序 B：0.1 mm/mm/min
首选程序 A，但如果材料在 0.05 mm/mm 之前未发生断裂，则使用程序 B。
测试技巧： Bluehill® Universal 的表达式编辑器功能允许用户将测试速度输入为函数而非静态数值。在测试操作员输入试样测量值后，软件将根据方程式自动修改测试速度。
试样尺寸与制备
ASTM D790 试样为矩形，可以模制、挤出或从板材或片材中切割。尺寸取决于材料的厚度，标准将其定义为试样深度。
- 厚度 < 1.6 mm 的片材：尺寸：50.8 mm x 12.7 mm；支撑跨度 = 25.4 mm
- 厚度为 1.6 mm - 3.2 mm 的片材： 宽度 = 12.7 mm；支撑跨度 = 厚度 x 16
- 厚度 > 3.2 mm 的片材： 宽度和跨度与厚度成正比
- 电绝缘材料： 尺寸根据公称厚度而异
- 模制材料： 通常厚 3.2 mm，宽 12.7 mm，长 127 mm；支撑跨度 = 厚度 x 16
对于高强度增强复合材料，请遵循标准的尺寸指南，以确保失效发生在试样的外层纤维中。
重要提示： 在测试复合材料和其他各向异性材料时，应切割试样，以便测试最强的纤维方向。应注意确保失效仅由于弯曲过程中产生的力引起。
试样测量要求
必须使用符合 ASTM D5947 标准的千分尺测量试样。为了准确起见，请对宽度和厚度各进行三次测量，然后报告平均值。
测试技巧：Bluehill Universal 中的自动试样测量装置 (ASMD) 功能简化了此过程。它支持最多两个直接连接到计算机的千分尺或其他测量设备。这允许您自动输入平均测量值，减少手动数据输入错误并提高整体效率。
试验系统
ASTM D790 基本测试系统配置
高级测试系统选项
6800 系列万能材料试验系统对于希望提高重复性和吞吐量的用户来说，是一个更先进、更高效的选择。 虽然该系统也可用于 1 型试验，但最常用于 2 型试验，该试验依赖于引伸计和挠度计，以便更准确地报告应变。
ASTM D790 高级测试系统配置
ASTM D790 测试中的应变测量
ASTM D790 允许以两种方式测量应变：
- 类型 1 测试： 应变根据横梁位移计算。
- 类型 2 测试： 使用引伸计测量应变。
对于类型 2 测试，您需要以下类型的引伸计之一：
- 非接触式视频引伸计 - 在不物理接触试样或进入测试空间的情况下测量应变。请参阅 Instron 的 AVE3 高级视频引伸计。
- 夹持式引伸计 - 固定标距和行程能力因设备而异；需要手动安装到试样上。请参阅 Instron 的轴向夹持式引伸计。
重要提示： 上述列出的每种引伸计都必须与挠度计（目录编号 2810-403）配合使用，以实现准确的应变测量。
弯曲夹具
ASTM D790 使用三点弯曲夹具。 该夹具由连接到移动横梁的加载头和具有两个试样支撑（或砧座）的固定构件组成，可以调整这些支撑以适应试样支撑跨度的距离。
除非另有规定，否则砧座和加载头的表面应为圆柱形，半径为 5 毫米，并且圆柱形构件的长度应大于试样的宽度。
Instron 的 5 kN 三点弯曲夹具包含几个提高测试准确性的关键功能：
- 支撑梁上有刻度长度单位，用于精确放置压头，并在使用应变装置时轻松使挠度计对中。
- 对齐臂可以调节以适应试样的宽度。
试样对齐不一致会导致结果出现重大偏差，必须妥善处理以确保每次测试的试样对齐一致。
提高吞吐量
对于希望提高通量的实验室，可以对系统设置进行多项修改。 由于 ASTM D790 测试可能非常耗时，因此 Multi-Station 6800 系列试验机是具有高吞吐量需求的实验室的热门选择。还提供全自动测试系统，旨在整合试样测量、试样装载、测试、应变测量和试样移除。 这些系统可以运行数小时而无需任何操作员交互，并有助于减少因人为错误造成的变异性。
ASTM D790 的最新变化
ASTM D790 的最新版本于 2017 年发布。它与之前的 2015E2 版本在几个方面有所不同：
- 根据 ASTM E2309，类型 1 测试（横梁位移）的验证要求从 D 级系统更改为 B 级系统。
- 2 型设备（挠度计和引伸计）的标准从 B 级改为 B-2 级。
- 在标准中添加了注释 10 和附录 XI，以解释什么是柔度校正以及如何应用它。
常见问题
ASTM D790 要求使用三点弯曲夹具，其加载压头半径为 5 mm +/- 0.1 mm。下夹具必须具有可调节的跨距，以适应不同的试样尺寸，这一点至关重要。
关于审核人
Sammi Sawdey
Sammi Sawdey 是 Instron 的高级应用工程师，专注于塑料测试和材料表征。凭借在静态测试方法方面的深厚专业知识，她为各行各业的客户提供关于如何优化其测试系统以实现准确性、效率和合规性的建议。Sammi 的工作需要不断关注最新的 ASTM 和 ISO 标准、新兴行业趋势和最佳实践，使她能够引导客户获得高质量、可靠的测试结果。
