modulo: Proprietà viscoelastiche e proprietà meccaniche dei polimeri
Principali prove meccaniche su
materiali polimerici
R. Pantani
Scheda tecnica di un materiale
polimerico
Standard per prove meccaniche
La prova a trazione:
geometria del provino
La prova a trazione:
geometria del provino
La prova a trazione:
geometria del provino
La prova a trazione:
geometria del provino
nel provino
ad osso di
cane lo
sforzo
massimo si
raggiunge
nella
sezione
sottile. Nel
provino
rettangolare
si raggiuge
ai morsetti
nel provino
ad osso di
cane lo
sforzo
massimo si
raggiunge
nella
sezione
sottile. Nel
provino
rettangolare
si raggiuge
ai morsetti
La prova a trazione
Dinamometro
cella di carico
traversa mobile
morsetti
campione
estensimetro
La prova a trazione
Dinamometro
La prova a trazione
Rigidità del dinamometro
stiffness of
the machine,
grips...
nominal crosshead speed
dForce/dt
initial length
modulus
initial cross-section
La prova a trazione
Rigidità del dinamometro
nominal
crosshead
speed
strain rate
stiffness of the machine, grips...
average plastic strain
modulus
La prova a trazione
Estensimetri
La prova a trazione
La prova a trazione
I morsetti
La prova a trazione
Posizionamento del campione
La prova a trazione
Velocità di trazione
Influenza della
natura intriseca
delle materie
plastiche sul test
a trazione
Cause di
errore
sperimentale
Cause di
errore
nell’analisi
dei dati
La prova a trazione
curva tipica sforzo-deformazione
La prova a trazione
curva tipica sforzo-deformazione
La prova a trazione
curva tipica sforzo-deformazione
La prova a trazione
curva tipica sforzo-deformazione
• k è un fattore di scala;
• w è il coefficiente viscoelastico che tiene conto del comportamento iniziale del polimero;
• h è il parametro di strain hardening;
• m è il coefficiente di sensibilità alla velocità di deformazione;
• έ0 è la velocità di deformazione di riferimento.
La prova a trazione
Lo standard ASTM
La prova a trazione
Analisi delle curve (norma ASTM)
La prova a trazione
Analisi delle curve (norma ASTM)
La prova a trazione
Analisi delle curve (norma ASTM)
La prova a trazione
proprietà di diverse materie plastiche
SAN: copolimero acrilonitrile-stirene
PPS: polifenilene solfuro
POM: poliossimetilene
TPS: amido termoplastico
PSU: polietrsulfone
PPO: poliossifenilene
CA: acetato di cellulosa
La prova a trazione
proprietà normalizzate rispetto alla densità
La prova a flessione
Standard per prove meccaniche
La prova a flessione
Nel “four-point bending” c'è
una sezione del provino in cui
il momento è costante e la
forza trasversale (quindi la
sollecitazione di taglio
interlaminare) è zero.
Queste condizioni di carico
sono preferibili, poiché il
cedimento è un risultato di
queste tensioni normali e non
vi è alcuna tensione di taglio
che provoca delaminazioni.
La prova a flessione
For three-point bending, an
acceptable test specimen is
one at least 3.2 mm (0.125 in.)
thick, 12.7 mm (0.5 in.) wide,
and long enough to overhang
the supports (but with
overhang less than 6.4 mm, or
0.25 in., on each end).
La prova a flessione
La prova a flessione
Analisi delle curve (norma ASTM)
Flexural Strength (σfM)
Flexural Stress at Break (σfB )
La prova a flessione
La prova a compressione
La prova a compressione
Perché eseguire un test di compressione?
L'ASM Handbook ®, Volume 8, “Mechanical Testing and Evaluation” riporta:
“Axial compression testing is a useful procedure for measuring the plastic flow
behavior and ductile fracture limits of a material. Measuring the plastic flow
behavior requires frictionless (homogenous compression) test conditions, while
measuring ductile fracture limits takes advantage of the barrel formation and
controlled stress and strain conditions at the equator of the barreled surface
when compression is carried out with friction.
Axial compression testing is also useful for measurement of elastic and
compressive fracture properties of brittle materials or low-ductility materials. In
any case, the use of specimens having large L/D ratios should be avoided to
prevent buckling and shearing modes of deformation.”
Standard per prove meccaniche
La prova a compressione
Modes of Deformation in Compression Testing
The figure to the right illustrates the modes of deformation
in compression testing.
(a)  Buckling, when L/D > 5.
(b)  Shearing, when L/D > 2.5.
(c)  Double barreling, when L/D > 2.0 and friction is
present at the contact surfaces.
(d)  Barreling, when L/D < 2.0 and friction is present at the
contact surfaces.
(e)  Homogenous compression, when L/D < 2.0 and no
friction is present at the contact surfaces.
(f)  Compressive instability due to work-softening material.
La prova a compressione
The standard test specimen in
ASTM D 695 is a cylinder
12.7mm (½in.) in diameter
and 25.4 mm (1 in.) in height.
The force of the compressive
tool is increased by the
downward thrust of the tool at
a rate of 1.3 mm/min (0.05 in./
min).
The compressive strength is
calculated by dividing the
maximum compressive load
by the original cross section of
the test specimen.
La prova a compressione
La prova a compressione
Generally, the compressive modulus and strength are
higher than the corresponding tensile values for a
given material.
La prova a compressione
La prova a compressione
Compressive strength of
plastics may be useful in
comparing materials, but it is
especially significant
in the evaluation of cellular or
foamed plastics.
Compression testing of
cellular plastics is addressed
in ISO Standards 1856 and
3386-1.
La prova a compressione
La prova a compressione
La prova ad impatto
La prova ad impatto
notcher
La prova ad impatto
La prova ad impatto
La prova ad impatto
La prova ad impatto
La prova ad impatto