2. 2 拉伸實驗
拉伸實驗在島津AG25TA 型自動控制電子萬能材料實驗機上進(jìn)行,加載方式為單向拉伸, 實驗過程參考ISO 標(biāo)準(zhǔn)192422 進(jìn)行,加載速率設(shè)置為12mm/ min ,試件的尺寸如圖3 和表1 ,本實驗選取同一批次材料的10 個試件進(jìn)行實驗。拉伸試件的變形的測量采用非接觸式變形測量方法,即數(shù)字相關(guān)測量方法,變形場的測試區(qū)域位置如圖3 所示,試件上不用人工制斑,而利用紙漿模塑材料本身的紋理作為散斑即可。實驗時,連接好數(shù)字相關(guān)測量系統(tǒng),調(diào)整光源及CCD 攝像頭的位置,達(dá)到成像區(qū)域尺寸和位置合適;同時好設(shè)置島津AG25TA 型自動控制電子萬能材料實驗機加載參數(shù),然后便可以加載實驗。按ISO標(biāo)準(zhǔn)192422 的規(guī)定,試件破壞后,在距試件中間(l/ 2 處) 位置0(15mm范圍內(nèi)產(chǎn)生裂紋的試件為有效試件,以排除應(yīng)力集中的影響。拉伸試驗曲線表明,紙漿模塑材料在小變形時其應(yīng)力與應(yīng)變之間為線性關(guān)系。
2. 3 實驗結(jié)果與討論
實驗過程中,通過數(shù)字相關(guān)測量系統(tǒng)記錄了加載前后的散斑圖,并能存儲于計算機硬盤上,圖4 是試件在加載前和加載到8. 16 kgF 時變形場的兩幅散斑圖。這些散斑圖就是數(shù)字相關(guān)測量方法進(jìn)行變形分析的原始數(shù)據(jù),利用數(shù)字相關(guān)分析軟件就可以進(jìn)行變形量的提取。這一測量方法可直接計算出測試區(qū)的全場應(yīng)變,包括縱向應(yīng)變和橫向應(yīng)變;由此可以非常方便地得到材料的彈性模量和泊松比。
另外,在實驗過程中還利用了最小讀數(shù)刻度為0. 01mm 的讀數(shù)顯微鏡對試件的橫向變形進(jìn)行了測量,實驗結(jié)果表明這也是測量紙漿模塑材料泊松比的一種有效方法。
表2 給出了用DICM 測量方法和讀數(shù)顯微鏡測量紙漿模塑材料彈性模量和泊松比的實驗結(jié)果。
從實驗結(jié)果看, 2 種測量方法的測量結(jié)果較接近,彈性模量的平均值約為50MPa ,泊松比的平均值約為0. 01 (此實驗結(jié)果針對前述試樣而言,材料緊度為0. 413g/ cm3 ,測量彈性模量和泊松比的結(jié)果時,其縱向應(yīng)變控制約0. 07。) ,泊松比值很小。特別指出的是這2 個參量的測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差都大,也即實驗結(jié)果較分散,另外變形的分布也不均勻。分析其原因可能主要有如下影響因素;1) 由于試件材料取自電子產(chǎn)品的緩沖襯墊,這會造成試件本身各處厚度不同以及不同試件的厚度也不相同;2) 很可能是實際材料存在著雜質(zhì)、空洞, 或纖維形態(tài)、長度差異的影響以及纖維排列方向隨機分布的影響;3) 測量誤差影響。
3 結(jié) 語
1) 由于紙漿模塑材料單向拉伸或壓縮時橫向變形測量比較困難,且對溫度、濕度等環(huán)境因素影響敏感,不宜采用接觸式變形測量方法,所以本文將數(shù)字相關(guān)測量技術(shù)應(yīng)用于橫向變形的測量,較好地解決了紙漿模塑材料的橫向變形系數(shù)測量和全場變形測量問題。因而, 數(shù)字相關(guān)測量技術(shù)在今后紙基包裝材料變形檢測中有著廣泛的應(yīng)用前景。
2) 實驗測量出了紙漿模塑材料的彈性常數(shù),為今后對紙漿模塑包裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析,并最終達(dá)到用其來指導(dǎo)產(chǎn)品緩沖設(shè)計提供了實用實驗結(jié)果。
3) 對于紙漿模塑材料的粘彈性力學(xué)性質(zhì)、大變形時的力學(xué)性質(zhì),及溫度和濕度對其力學(xué)性質(zhì)的影響還有待于進(jìn)一步的研究。
(作者/計宏偉,余本農(nóng),平幼妹,邵文泉,藤立軍 天津商學(xué)院)
信息來源<中國造紙>
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