ISO 178 塑料-弯曲性能的测定

国际标准化组织 (ISO) 制定的“ISO 178 塑料 - 弯曲性能测定”标准描述了一种在规定条件下测定硬质和半硬质塑料弯曲性能的方法。该标准定义了优选的测试样品，并包含可在适当情况下使用的替代样品尺寸的参数。该标准还增加了一系列测试速度。

该方法用于研究试件的弯曲行为，并确定在规定条件下的弯曲强度、弯曲模量以及其他弯曲应力或应变关系。该方法适用于在跨中施加载荷的自由支撑梁（三点载荷试验）。

该方法适用于以下范围的材料：

• 热塑性成型、挤压和铸造材料以及硬质热塑性片材，包括填充和增强化合物以及未填充类型
• 热固性成型材料和热固性板材，包括填充和增强化合物。

根据 ISO 10350-1 和 ISO 10350-2，本标准适用于加工前纤维长度不超过 7,5 毫米的纤维增强复合材料。ISO 14125 适用于纤维长度至少为 7,5 毫米的长纤维增强材料（层压板）。

所述方法不适用于硬质泡沫材料或含有泡沫材料的夹层结构。在这种情况下，可以使用 ISO 1209-1 和 ISO 1209-2 标准。四点弯曲试验适用于某些类型的纺织纤维增强塑料。该方法在 ISO 14125 标准中有描述。

该方法使用从标准多用途试样 (ISO 20753) 的中心部分加工而成的试样进行测试，该试样可以模制成指定尺寸，也可以从成品或半成品（如模制品、层压板或挤出或铸造板材）加工而成。该方法规定了试样的首选尺寸。对不同尺寸的试样或在不同条件下制备的试样进行的测试可能会产生不可比较的结果。其他因素，例如测试速度和样品调节，也可能影响结果。特别是对于注塑成型的半结晶聚合物，取向表面层的厚度（取决于成型条件）也会影响弯曲性能。该方法不适用于确定设计参数，但可用于材料测试和作为质量控制测试。

原则上，将矩形截面试件置于两个支座上，通过作用于支座中点的加载边缘使试件发生挠曲。试件在中间开口处以恒定速率挠曲，直至试件外表面发生断裂或达到5%的最大应变（以先发生者为准）。在此过程中，测量施加于试件的力和试件在中间开口处的挠度。

该标准描述了两种方法。方法A在整个测试过程中采用1%/min的应变速率。方法B使用两种不同的应变速率：1%/min用于确定弯曲模量，5%/min或50%/min（取决于材料的延展性）用于确定弯曲应力-应变曲线的剩余部分。

上述指定的应变速率应理解为标称速率。标称试验速率使用标准中提供的公式计算。最合适的机器设置可从标准提供的表格中选择。

对于表现出非线性应力或应变行为的材料，弯曲性能仅为标称值。给出的公式是在假设线性弹性行为的情况下推导出来的，并且适用于挠度小于试样厚度的情况。对于优选试样，其尺寸为 80 毫米 x 10 毫米 x 4 毫米，常规弯曲应变为 3,5%，跨度与厚度之比为 16，挠度为 1,5 小时。与非常柔软且延展性极佳的材料相比，弯曲试验更适用于断裂时挠度较小的硬脆材料。

试验机必须符合 ISO 7500-1 和 ISO 9513 标准及其中概述的要求。此外，试验机必须能够保持表中规定的试验速度。

ISO 178 标准之所以被认为重要，原因如下：

• 确定基本机械性能：提供塑料的定量测量：
  • 抗弯强度：材料在弯曲过程中断裂时的应力。
  • 弯曲模量：材料在弯曲时的刚度。
  • 弯曲应变：断裂前的变形。

这些对于工程设计、材料选择和质量控制都很重要。

• 确保跨行业一致性：使用这样的标准化测试可确保：
  • 制造商、工程师和买家讲同一种语言。
  • 结果具有全球可比性，提高了透明度和信任度。
• 它指导产品设计：弯曲模量较高的材料更硬，更耐弯曲。该标准在这些领域至关重要，设计师使用 ISO 178 标准的数据来选择符合性能要求的塑料。
  • 汽车零件
  • 建筑构件
  • 消费电子产品外壳
• 支持质量保证和研发：该标准用于：
  • 产品开发：测试原型和新塑料配方。
  • 质量保证：验证每个生产批次是否符合规格。
  • 故障分析：了解塑料部件破裂的方式和原因。

因此，ISO 178 标准对于评估塑料的弯曲行为至关重要，使其成为塑料材料测试、设计验证和工业质量控制的基本要素。

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