中文版-ISO-527-2012

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2023年12月30日发(作者：)

中文版-ISO-527-1-2012

ISO 527-1-2012

塑料 拉伸性能的测定 第1部分：总则

1.范围

1.1 ISO 527的本部分规定了在规定条件下测定 塑料和复合材料拉伸性能的一般原则，并规定 了几种不同形状的试样以用于不同类型的材 料，这些材料在本标准的其他部分予以详述。

1.2本方法用于研究试样的拉伸性能及在规定 条件下测定拉伸强度、拉伸模量和其他方面的 拉伸应力/应变关系。

1.3本方法适用于下列材料：

---- 硬质和半硬质（分别见3.12和3.13）模塑、 挤塑和浇铸的热塑性塑料，除未填充类型外还包 括填充的和增强的混合料；硬质和半硬质热塑性 片材和薄膜；

刚性和半刚性的热固性模塑材料，包括填充 和增强化合物；刚性半刚性的热固性片材，包括 层压材料；

――纤维增强热固性塑料和热塑性复合材料掺 入单向或非单向增强材料，如毡，无纺布，编织 粗纱，短切原丝，组合和混合加固，粗纱和磨碎 纤维；片由预浸渍材料（预浸料）制成，

——热致液晶聚合物。

这些方法通常不适合用于刚性多孔材料的测试， 其应采用ISO 1926标准，也不适用于含有多孔 材料的夹层结构材料。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过ISO 527本部分的引用 而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件， 只有引用的版本有效。未注日期的文件，其最新 版本（包括任何勘误内容）对本标准有效。

ISO 291，塑料

置信区间

ISO 7500-1:2004,金属材料——静态单轴向试验 机的校正一一第1部分：拉伸试验机一一压力测 量系统的校正

ISO 9513:1999,金属材料——单轴向测试中使 用的状态调节和测试的标准环境

ISO 2602，数据的统计处理和解释一一均值估计 ――

伸长计系统的校准

ISO 16012，塑料——试样线性尺寸的测定

ISO 20753，塑料——试验样品

ISO 23529,橡胶一一物理试验方法用试样制备 和调节的一般程序

3术语和定义

下列术语和定义适用于ISO 527的本部分。

3.1标距

Lo

试样中间部分两标线之间的初始距离。单位为

mm。

注释：ISO 527不同部分所描述的不同试样类型 的标距长度数值代表相应的最大标距长度。

3.2厚度

h

试验样品中间部位矩形截面处的较小的初始尺 寸。单位为mm。

3.3宽度

b

试验样品中间部位矩形截面处的较大的初始尺 寸。单位为mm。

3.4横截面

A

初始宽度和厚度的乘积，A=bh。单位为mm2

3.5试验速度

v

试验过程中，试验机夹具分离速度，单位为

mm/min。

3.6应力

（T

试样标距长度内，每单位原始横截面积上所受的 法向力。单位为MPa。

注释：为区别于与试样实际横截面相关的真实应 力，该应力常被称为"工程应力”。

3.6.1屈服应力

屈服应变下的应力。单位为 MPa。

注释：其数值可能小于可获得的最大应力 （见图

1,曲线b和c）。

3.6.2强度

Tm

拉伸试验中观察到的第一个局部最大力值。单位 为

MPa。

注释：其也可能是样品屈服或断裂时的力值（见 图1）。

3.6.3 x%应变处的应力

当应变达到规定值x%时的应力。单位为 MPa。 注释：x%应变处的应力值在某些情况下可能有 用，如当应力/应变曲线没有屈服点时（见图1,

曲线d）。

3.6.4断裂应力 试样断裂时的应力，单位为 MPa。

注释：其为在试样分离前的瞬间，应力

3.7应变

£

原始标距单位长度的增量。用无量纲的比值或百 分数（%）表示。

3.7.1屈服应变

£

拉伸试验中第一次出现应变增加而应力不增加 时的应变。用无量纲的比值或百分数（% ）表示。 见图1,曲线b和c。

注释：计算机处理确定屈服应变的信息见附录 A （资料性附录）。

3.7.2断裂应变 若试样在屈服前发生断裂，断裂应变-应变曲

线上应力的最高值，即由裂纹造成的负荷下降前 的值。

为在应力减 小到小于或等于强度 10%之前记录的最后一个 应变值。用无量纲的比值或百分数（%）表示。

见图1,曲线a和do

3.7.3强度应变

达到强度时的应变。用无量纲的比值或百分数

（% ）表示。

3.8标称应变

十字头位移除以夹具间距。用无量纲的比值或百 分数（%）表示。

注释1.用于超出屈服应变范围（见 3.7.1）或者 没有使用引伸计时的应变计算。

注释2:可基于从实验开始时十字头位移计算， 或者基于超出屈服应变后十字头位移增量计算， 如果后种情况下位移是使用引伸计确定的（对于 多用途试样优选）。

3.8.1断裂标称应变

&b

当断裂发生在屈服之后时，在应力减小到小于或 等于强度的10%前所记录的最后一个数据点处 的标称应变。用无量纲的比值或百分数（%）表 示。见图1,曲

线b和Co

3.9模量

Et

应力应变曲线（T（

£）上在21=0.05%和22=0.25% 应变区间曲线的斜率。单位为 MPa。

注释1:可以计算为弦向模量或者在此区间最小 二乘回归曲线的斜率。

注释2:本定义不适用于薄膜材料。

3.10泊松比

a

在纵向应变对法向应变关系曲线的线性部分内， 垂直于拉伸方向上的两坐标轴之一的应变增量 △ &,与拉伸方向上的应变增值 △

2之比的负值。 用无量纲的比值表示。

3.11夹持距离

L

试样在夹具间部分的初始长度。单位为

3.12硬质塑料

在规定的条件下，塑料的弯曲模量（若不适用， 则拉伸模量）大于700 MPa。

3.13半硬质塑料

mm。

在规定的条件下，塑料的弯曲模量（若不适用， 则拉伸模量）在70 MPa至700 MPa之间。

图1——典型的应力/应变曲线 注释：曲线（a）代表一脆性材料，其在低应变 下断裂，不发生屈服。曲线（d）代表一软橡胶 状材料，其在大应变（＞50% ）处断裂。

4原理和方法

4.1原理

沿试样纵向主轴恒速拉伸，直到断裂或应力（负 荷）或应变（伸长）达到某一预定值，测量在这 一过程中试样承受的负荷及其伸长。

4.2方法

4.2.1本方法适用于试验可以铸造成指定尺寸， 或从

成品和半成品如模塑品、层压板、薄膜和挤 压或浇铸板材上经加工、切割成指定尺寸的样 品。试样类型及制备方法在ISO 527相关部分中 阐述。某些情况下，可使用多用途试样。多用途 试样和小型化试样在ISO

20753中描述。

4.2.2本方法阐述了试样的优选尺寸。使用不同 尺寸试样，或者试样在不同条件下制备，都会使 得实验结果失去可比性。其他因素如试验速度和 试样状态调节条件也会影响试验结果。因此，当 需要对比试验结果时，应谨慎控制和记录这些参 数。

5设备

5.1试验机

5.1.1概述 试验机应符合ISO 7500-1和ISO 9513及本部分 5.1.2至5.1.6的规定。

5.1.2试验速度

拉力试验机应能达到表1所规定的的试验速度。

表1 --- 推荐的试验速度

试验速度V

nnnn/min

0.125

0.25

0.5

1

2

允差

±20

%

5

10

20

50

100

200

moo

±10

500

5.1.3夹具

用于夹持样品的夹具应连接在仪器上， 使得试样 的主轴与沿夹具之间中心线的试样延伸方向一 致。试样应夹紧，以防试样在夹具中脱滑。夹持 系统应避免引起试样产生早期断裂或者将试样 压扁。

对于测试拉伸模量，需要保证恒定的应变速率并 且不能改变，例如，由夹头移动导致的变化。当 使用楔形夹头时，这点尤其重要。

注释：对于预应力，需要进行正确的校准（见

9.3）和试样安装，以避免应力/应变图上出现脚 趾区，见9.4。

5.1.4负荷指示装置

应符合ISO 7500-1:2004中分类1的规定。

5.1.5应变指示装置

5.1.5.1引伸计

应符合ISO 9513:佃99中分类1的规定。在应变 测

试区域内应能一直获得该分类的准确度。符合 准确度要求的非接触型引伸计也可使用。

引伸计应能测量试验中任何时间，试样在标距内 的变化。仪器最好可以自动的记录该变化。 仪器 应在规定的试验速度没有惯性滞后。

为准确的测量拉伸模量氏，仪器测量标距的精 度应优于测量值的1%。当使用1A型试样时， 若标距为75

mm，则要求土 1.5 pm的绝对准确 度。更小的标距对应于不同的准确度，见图 2。

注释：与标距相关，测量标距内试样的深长率要 求的1%的准确度可转换成不同的绝对准确度。 对于小型化试样，由于缺少合适的引伸计，可能 无法获得这样高的准确度（见图 2）。

通常使用的光学引伸计在一个宽的试样表面记 录变形：对于这样一个单面应变测试方法， 应确 保低应变值得测量不被弯曲所影响，弯曲可能由 更微弱的试样错位和初始翘曲造成，这样会使得 试样的相对表面的应变值有差异。建议使用可将 试样两表面应变值平均化的应变测量方法。 当测 定模量时需要考虑该因素，但对于测量较大应变 值时则不太必要。

5.1.5.2应变仪

试样也可使用纵向应变仪测试，其精度应优于测 量值

的1%。对于模量测试，则对应于

使得能更好的测量目标材料。

5.1.6数据记录

5.161通用

20x10"

的应变准确度。进行合适的表面处理及粘合剂选 择，数据记录频率应足够高，以达到准确度要求。

5.1.6.2应变数据记录

应变数据记录频率与下列因素相关。

---- V，试验速度，mm/min ；

——LO/L，标距与初始夹头一夹头分离的比；

――r，为获得准确数据所需的记录应变数值的 最小分辨率，单位为mm。典型地，其为或优于 准确度值的一半。

需要的最小的数据记录频率（Hz）fmin按下式计

fmin诵X存

试验机的数据记录频率应至少等于该 fmin。

5.1.6.3力值记录

记录速率与试验速度、应变值范围、准确度要求 和夹头距离相关。模量、试验速度和夹头距离决 定施加力值的增大速率。力增大速率与所需的准 确度比值决定记录频率。见下面例子。

力增大速率由下式决定：

式中，

E为弹性模量，单位为 MPa ；

A为试样横截面积，单位为mm2；

v为试验速度，单位为 mm/min；

L为夹头间距，单位为 mm。

使用模量范围内施加力值的变量来确定所需的 准确度，使用下面公式计算，假设相关力值精度 应达到1%以内：

模量范围内的力增量：

△

F=E -A

（（2-

ei）

=E • A

•△&

准确度（1%的一半）：

r=5 x 10-3 x

△

F=5 x 1k E

-

A

•△e

记录频率:

f __L ____ EA 秽 ___

force r E

AEX60X LxSx

示例：

当 v=1 mm/min, Ae =2 10

和 L=115 mm 时，

-3

图2—假设准确度为1% ,不同标距测量模量时，伸计准确度的要求

5.2测量试样宽度和厚度的装置

见 ISO 16012 和 ISO 23529。

6试样

6.1形状和尺寸

见ISO 527各部分内容中的规定。

6.2试样制备

见ISO 527各部分内容中的规定。

对引

6.3标线

如使用光学引伸计，特别是对于薄片和薄膜， 应在试样上标出规定的标线，标线与试样的中点 距离应大致相等（土 1 mm），两标线间距离的测 量精度应优于1%。

标线不能刻划、冲刻或压印在试样上，以免损 坏受试材料，应采用对受试材料无影响的标线， 而且所划的相互平行的每条标线要尽量窄。

6.4试样检查

试样应无扭曲，相邻的平面间应相互垂直。表 面和边缘应无划痕、空洞、凹陷和毛刺。试样可 与直尺、直角尺、平板比对，应用目测并用螺旋 测微器检查是否符合这些要求。发现试样有一项 或几项不合要求时，应舍弃或在试验前机加工至 合适的尺寸和形状。

注塑试样需要1°到2。的拔模角以利于脱模。 同时，注塑试样不可避免的存在凹陷。 由于冷却 过程的不同，试样中部的厚度一般小于试样边

缘。厚度差△ h< 0.1 mm时可以接受（见图3）

注：hm为试样在此截面上的最大厚度，h为试样 在此

截面上的最小厚度， △ h=hm-h< 0.1 mm。

图3—注塑试样横截面（被夸大的）

注：ISO 294-1: 1996的附录D给出了如何减小 注塑试样凹陷的指导。

6.5各向异性

见ISO 527的相关部分的说明。

7试样数量

7.1每个受试方向和每项性能的试验，试样数量 不少于5个。如果需要精密度更高的平均值， 试 样数量可多于5个，可用置信区间（95%概率， 见ISO 2602）估算得出。

7.2应废弃在肩部断裂或塑性变形扩展到整个 肩宽的哑铃形试样并令取试样重新试验。

无论数据怎样变化，不应随意舍弃，因为数据 的变化是受试材料性能变化的函数。

8状态调节

试样应按有关材料标准进行状态调节。缺少该方 面资料时，应从ISO 291中选择最合适的状态调 节条件，除非有关方面另有商定。

状态调节时间至少为16 h,除非已知试样对湿度 不敏感而不需控制湿度的情况下，优选的调节气 氛为（23

± 2）°C 和（50± 10）% R.H.。

9试验步骤

9.1试验环境

应在与试样状态调节相同环境下进行试验，

9.2试样尺寸

按照ISO 16012或ISO 23529确定试样的尺 寸。

记录每个试样中部以及标距内距边缘 5 mm 范围内的试样宽度和厚度的最小和最大值， 确认 其处于该材料标准规定的允差范围内。使用测量 宽度和厚度数值的均值计算试样的横截面积。

对于注塑试样，在试样中部5mm范围内的宽 度和厚度即可。

对于注塑试样，不需要测量每个试样的尺寸。 从每一批次中选择一个试样测量，以确定其尺寸 与所选试样类型相符（见ISO 527的相关部分）。

对于多腔模具，需确认不同腔内的试样尺寸差别

不大于土 0.25%。

从板材或薄膜上切割得的试样，可以假设模具 中间平行部分的平均宽度与试样的宽度相等，但 该步骤应基于进行定期对比测量的基础上。

除非

有关方面另有商定，例如在咼温或低温下试验。

9.3夹持

试样放入夹具中，务必使试样的长轴线与试验 机的轴线成一条直线。平稳而牢固地夹紧夹具， 以防止试样滑移。夹具压力不应使试样产生裂纹 或被挤压。

9.4预应力

试样在试验前应处于基本不受力状态。但在薄 膜试样对中时可能产生这种预应力，特别是较软 材料由于夹持压力，也能引起这种预应力。但是 需要避免应力/应变图出示部分出现脚趾区（toe region）（见5.1.3）。试验初始的预应力值＜r

0应 为正值，但不能超过下值。

对于模量测定：0 ＜切WE2OO0

对应于⑰w

0.05%的预应变，以及对于测量相关 压力（T*女口

6*勺或cm：

0 ＜

c Wc

*/100

如果在夹持样品后，试样中的应力超出上面两

式给出的范围，可缓慢移动十字头来去除应力， 如以1 mm/min的速度调节，直到应力落入上面 两式规定的范围。

如果所需要的用于调节预应力值的模量或力 值未知，可通过预试验来估计这些数值。

9.5引伸计的安装

平衡预应力后，将校准过的引伸计安装到试样 的标距上并调正，或根据 5.1.5所述，装上纵向 应变规。如需要，测出初始距离（标距）。如要 测定泊松比，则应在纵轴和横轴方向上同时安装 两个伸长或应变测量装置。

用光学方法测量伸长时，若需要，应按 6.3的 规定在试样上标出测量标线。

引伸计或应变仪应在试样中心线上且在试样 中间部分对称安装。

9.6试验速度

根据材料的相关标准确定试验速度，若缺少相 关资料，可与有关方面根据表1商定。

测定弹性模量时，选择的试验速度应尽可能使 应变速率接近每分钟1%标距。

测定弹性模量、屈服点前的应力/应变性能及 屈服点后的性能时，可能需要采用不同的试验速

度。在测试弹性模量（应变最大值

之后的试样可用于后续的测试试验。

在使用其他速度试验之前，最好将试样卸载， 但测试弹性模量后也可以不卸载试样而是直接 改用其他速度测试。当试验中改变试验速度时， 确保应变 共0.3%。

沪0.25%）

对于任何其他目的的试验，不同试验速度应使 用单独的试样。

9.7数据记录

记录试验中试样负荷及相应的标距和夹头间 距离的增量。这需要三个数据记录通道。如果只 有两个通道，记录负荷值和引伸计信号。推荐使 用自动记录系统。

10结果计算和表示

10.1应力

用下面公式计算应力值：

u=/A

式中b为应力值，单位为MPa,F为测量的负荷， 单位为N，A为试样横截面积，单位为mm2。 当计算x%应变的应力时，x应参照相关的产品 标准或由相关方商定决定。

10.2应变

10.2.1引伸计测量应变 对于材料和/或试验条件使得试样平行部分的应 变值均匀改变时，即屈服点前的应变值，3.7中 定义的应变值都需使用下式计算：

£ = A)/Lo

式中，&为应变值，以比值或百分比表示，Lo为 试样的标距长度，单位为mm, △ Lo为标线间试 样长度的

增长量，单位为 mm。

使用引伸计测量应变值使得标距长度内的应 变平均化。这是正确和有用的，只要试样在标距 范围内的变形是均匀的。如果材料开始变细，造 成应变分布不均匀，此时引伸计所测量的应变值 会明显受到试样变细部分的位置和尺寸的影响。 这种情况下，使用公称应变来描述屈服点后的应 变变化。

10.2.2公称应变

10.2.2.1 通用

公称应变适用于没有引伸计的情况，例如试验 小型化样品，或者在屈服点后试样发生变细而使 得用引伸计测量的应变数值无意义的情况下。

可以接受以测量十字头位移代替测量夹头

间位移。十字头位移应按仪器要求校正 可使用下面两种方法确定公称应变。

10.222 方法 A

试验开始后记录夹头间的位移。以下式计算公 称应变：

沪Lt/L

式中，«为公称应变，以尺寸比值或百分比表示； L为夹头间距离，单位为 mm； Lt为试验开始后 夹头间距公

称应变基于夹具间距离的增量相对于初始夹握 距离。

离的增量，单位为 mm。

10.2.2.3 方法 B

方法B更适用于存在屈服和变细的多用途试 样，但要求屈服时的应变是由引伸计准确测量 的。记录仪器夹头间的位移。以下式计算公称应 变：

et=V T3

式中，足为公称应变，以尺寸比值或百分比表示；

为屈服应变，以尺寸比值或百分比表示；L为 夹头间距离，单位为mm ； △ Lt为试验开始后夹 头间距离的增量，单位为 mm。

10.3拉伸模量

10.3.1 一般要求

使用以下方案之一计算 3.9中定义的拉伸模

10.3.2两点法

式中，Et为拉伸模量，单位为 MPa ;

5为应变

a=0.0005 (0.05%)时的应力，单位为 MPa ;

5

为应变 沪0.0025 (0.25% )时的应力，单位为 MPa。

10.3.3回归斜率

使用计算机对计算区域曲线进行线性回归处 理。

do

E=西

d

5

/d为对0.0005W長0.0025曲线区域进行最小

二乘法处理所得的斜率，单位为 MPa。

10.4泊松比

若存在屈服点，在该点之前画出试样宽度或厚 度相对于测量部分长度的曲线，并去除其中可能 受到试验速度变化影响到的部分。

确定宽度(厚度)的改变相对于测试长度改变 的曲线斜率△ n/A

Lo。应使用最小二乘法计算， 若可行，优选模量测试区域及随后速度改变之后

曲线的线性部分。以下式计算泊松比

咗二

b 3

禺 ~ n0 ALo

式中，U为泊松比，无量纲；△ $.为选择的横向 方向上的应变减小，同时的纵向应变升高为△

I, 以无量纲比值或百分比表示；△

I为选择的纵向 方向上的应变增大，以无量纲比值或百分比表 示；Lo和no分别为初始纵向和横向标距，单位 为mm; △ n为试样标距在横向上的减小：n=b （宽度）或n=h （厚度），单位为mm; △ Lo为 相应的标距在纵向上的增大，单位为

mm。

对应于相关轴，泊松比以 由（宽度方向）或Ph （厚度方向）表示。

建议在大应变区域0.3%

WI <|（见附录B） 计算泊松比。计算区域的有效性可利用 △ n vs.

△ Lo曲线（横向尺寸变化vs纵向尺寸变化）来 确定，泊松比以该曲线的线性部分来确定。 注：塑料为粘弹性材料，此时，泊松比由测量时 力值区域决定，因此，宽度（厚度）相对于长度 曲线可能非直线。

10.5统计分析参数

计算试验结果的算术平均值，如需要，可根据

ISO 2602的规定计算标准偏差和平均值 95%的 置信区间。

10.6有效数字

应力和模量保留三位有效数字，应变和泊松比 保留两位有效数字。

11精密度

见ISO 527与受试材料有关部分的规定。

12试验报告

试验报告应包含a）至q）项内容。添加“拉 伸"在每个和平均属性之前，见 m）、n）和o） 项目。

a） 注明引用ISO 527的相关部分；

b） 受试材料的完整标识，包括类型、来源、 制造厂代号和所知的历史；

c） 材料（不管其为成品、半成品、试板还是 试样）的性能和形态，包括主要尺寸、形状、力口 工方法、层合顺序和预处理情况；

d） 试样类型及平行部分的宽度和厚度，包括

平均值、最小值和最大值；

e） 试样制备及加工方法的详细情况；

f） 如果材料是成品或半成品，试样切割的方

向;

g） 试样数量；

h） 状态调节和试验的标准环境，如果需要， 根据有关材料或产品相关的标准所增加的特殊 状态；

i） 试验机的精度等级（见ISO 7500-1, ISO

9513 和 5.15）；

j） 伸长或应变指示仪的类型以及标距 Lo；

k） 夹持装置类型，夹持距离L ；

l） 试验速度；

m） 第3章定义的单个试验结果；

n） 试验结果的平均值，引用的受试材料指标 值；

o） 标准偏差和/或变异系数及平均值的置信区

间，如果需要；

p） 有否废弃和更换试样的说明及其原因；

q） 试验日期。

本文标签： 试样应变试验材料测量