剪切性能测试

材料受到与截面平行、大小相等、方向相反，但不在一条直线上的两个外力作用，称为剪切作用

塑料的剪切强度定义为试样经受剪切，使运动部分完全与静止的部分分开所需的最大负荷。就是以一规定的速度迫使一个标准冲头穿透一块塑料板直到试样的两部分完全分开以此来进行剪切强度试验。剪切强度由剪切该试样所需的力除以剪切范围内的面积来确定。

A0 F

F

简单剪切示意图

剪切性能

1. 表征剪切性能的物理量

剪切应力：试样单位面积上所承受的剪切负荷。 = F / A0 屈服剪切强度 : 在剪切负荷—变形曲线上，负荷不随变形增加的第一

个点的剪切应力。 • 剪切应变： ε= ΔL/d• 剪切模量（刚性模量）在弹性限度内 , 剪切应力与剪切应变的比 .

G = /ε• 剪切强度 : 试样在剪切力作用下破坏时单位面积上能承受的负荷 .

剪切应力：试样单位面积上所承受的剪切负荷。 = F / A0 屈服剪切强度 : 在剪切负荷—变形曲线上，负荷不随变形增加的第一

个点的剪切应力。 • 剪切应变： ε= ΔL/d• 剪切模量（刚性模量）在弹性限度内 , 剪切应力与剪切应变的比 .

G = /ε• 剪切强度 : 试样在剪切力作用下破坏时单位面积上能承受的负荷 .

2. 剪切实验类型

• 按受力形式分 : 单面拉伸剪切 单面压缩剪切 双面压缩剪切

纯剪切• 按试样方向分：

平行板面剪切 垂直板面剪切

3. 穿孔剪切实验 GB/T15598-1995

穿孔剪切法属于纯双面压缩剪切试验方法。此法作用于试样的剪力的力矩较小，剪力作用比较平衡和均匀，没有旋转倾向。因而试验结果的误差也比较小。

日、美、英等国家关于这一方法的标准有 ASTM D732 、 JIS K7214 、 BS2782Part3 340A 和 340B 等。

3. 穿孔剪切实验 GB/T15598-1995

1. 试样尺寸 直径为 50mm 的圆板或边长为 50mm 的平板。试样中心钻一直径为 11mm 的孔。厚度 1.0-12.5mm 。用作仲裁试验时，试样厚度为 3—4mm 。 可以用模塑法制备 ,也可以从板材经机械加工方法制备

2. 设备 万能试验机 :

• 穿孔式剪切试验必须采用一种专门设计的专用夹具。该夹具应能正确地把试样固定在穿孔器和压模上，并能使负荷均匀地施加于试样。上下夹具以恒定速率运动。

• 试验时应备有能测量任一时刻穿孔器压入试样产生形变的装置，并准确到 0.01mm 。

3. 穿孔剪切实验 GB/T15598-1995

3. 实验过程

试验时将穿孔夹具插入试样的圆孔中，并用垫片杯螺帽固定，然后组装压模的上下部分，均匀地拧紧螺栓以固定模块与支撑的试样。安装夹具时应使剪切夹具的中心线与试验机的中心线重合。

3. 实验过程 试验速度规定为 (1土 0.5)mm/min 。启动试验机对穿孔器施加

负荷，穿孔器向下运行，使试样的受压部分与下模支撑部分产生方向相反的剪切力，并使试样的受压部分与试样分离产生剪切破坏。记录最大负荷 (或破坏负荷、屈服负荷、定变形率负荷等 ).计算试样的剪切强度。试验结果以每组不少于 5个试样的算术平均值并取 3 位有效数字表示。

剪切强度

4. 剪切强度的影响因素

①剪切速度对剪切强度的影响 同一材料随着剪切试验速度的增加 ,其剪切强度也增大 ,且标准偏差值也增大 .表明数据的分散性加大。由于高分子材料属粘弹性材料，其破坏过程是一种松弛过程，只有在较低试验速度下高分子链段才来得及运动；也只有在较低速度下材料的缺陷才易于暴露，从而真实地反映材料的性能。因此，试验方法规定选用的试验速度为 1mm/min 。

4. 剪切强度的影响因素 ②试样厚度对剪切强度的影响

塑料板材在成型加工过程中总是表层先冷却，形成的表面冷硬层相对于试样的整体厚度所占比例，厚度较小的比例较大，表里性能较为一致，因此其剪切强度也较高；另外试样越厚、存在缺陷的概率也越高 . 所以试样越厚其剪切强度值也越低。

4. 剪切强度的影响因素

③环境温度的影响 随着温度的升高，剪切强度明显下降；且热塑性材料较热固性材

料的影响更为明显。

4. 剪切强度的影响因素④ 试样加工方法的影响

试样加工方法不同对剪切强度也有影响 . 应该按照规定的标准方法或协议规定的方法和条件准备试样 . 采用机械加工制备试样时，试样边缘的毛边应去掉，并应注意在试样中心钻孔时产生的切削热．不得因切削热影响试样受剪面的性质。 加工制备方法不同的试样 , 穿孔式剪切试验结果不可比较。