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    塑料的疲勞性能

    用缺口試樣判別纖維增強或加有無機填料的塑料的耐沖擊性能,其結果表現出較大的偏差,如玻璃纖維增強尼龍在lzod缺口沖擊試驗中表現出高于純尼龍的沖擊強度值,但實際情況不是這樣的。用lzod沖擊試驗方法評價注塑加工材料韌性的不真實性。類似的情況,即由實驗方法本身的局限性,影響了判斷材料韌性的準確性,在其他各類沖擊試驗方法法中也有不同程度的存在。
     
    一般由手冊提供的材料韌性數據不能用于制品的直接設計。制品的設計和材料的選擇往往還需要對制品相同或相似的模型進行類似于實際使用條件的測試條件測試,才能最后確定。盡管常用的實驗方法導出的數據不能準確表征材料的實際韌性,而且不同試驗方法導出的結果并不能進行比較,但是了解一些材料在沖擊載荷下可能的破壞行為,對于選材尚不失為有重要參考價值。
     
    制品受到周期性反復作用的應力,包括拉伸、彎曲、壓縮或扭曲等不同類型的應力,而發生交替形變的現象,成為疲勞。疲勞的直接結果是造成材料力學性能持續的衰減,甚至導致材料彎曲破壞。由于材料的內部或表層一般都會某些微觀的缺陷,這些缺陷可引起局部的應力集中,在周期應力的持續作用下,缺陷處會首先產生微觀裂紋,并逐步擴展,最后發生斷裂。
     
    由于塑料材料特有的粘彈特性,在外力的作用下,形變的速度可能跟不上應力變化的速度,以至于沒次的循環總有一部分機械能作為熱量消耗掉,這種現象成為滯后生熱,由于塑料導熱性差,不能及時轉移的熱量會不斷累積,使得局部溫度不斷升高,力學性能降低,最終導致熱破壞。
     
    影響塑料疲勞行為的因素是多方面的,包括材料本身的特性,如強度、導熱性、缺口敏感性,制品的幾何形狀、尺寸大小、厚度及表面質量,作用于制品的應力類型、應力大小、作用的頻率以及外界環境、尺寸大小、厚度及表面質量。作用于制品的應力類型、應力大小、作用的頻率以及外界環境,如溫度、濕度、環境接枝的參與等。
     
    不同的材料導致疲勞破壞的原因各有偏重。一些硬質脆性塑料,如硬質PVC、PPO、PSF和一些熱固性塑料,其疲勞破壞主要由開裂造成,而一些韌性塑料,如氟塑料、PP、PE、PA等可由熱破壞造成,還有一些塑料品種,如PMMAD、POM、PET、PC等兩方面因素都存在。不過,對大多數塑料來說,受熱是疲勞破壞的重要因素。
     
    在工程設計中,對所選擇的注塑加工材料最關心的是,在交變應力作用下材料的使用壽命,或者確定使用壽命下的設計應力。一般可通過材料的疲勞壽命曲線對有關參數進行粗略的估算。所謂S-N曲線是描述破壞應力N與破壞時的循環次數S關系的曲線,他是通過測試許多試樣,且每一個試樣都在不同應力水平的循環應力下進行疲勞測試,將各應力下破壞的循環次數。
     
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