用于聚合物小管材环向拉伸测试的模具及其测试方法_2

文档序号:9808582阅读:来源:国知局
放或连接部件为一体。
[0034] 上述固定部件104 -端或两端固定在主体装置102。
[0035] 上述主体装置102 ;连接部件103 ;固定部件104由塑料,铝,金,铜,镍,钢(比如高 强度钢、45号钢或不锈钢)中的一种或两种或多种材料制成,优选高强度钢。尤其,本发明 所述高强度钢指牌号Q420钢,强度高,特别是在正火或正火加回火状态有较高的综合力学 性能。是一种高强度的低合金钢,受力强度达到460兆帕时才会发生塑性变形,也就是当外 力泄掉后,钢材只能保持受力的形状而无法回复原形,这个强度要比一般钢材大。
[0036] 上述主体装置102,优选铝合金材料制成,表面粗糙程度为0. 008~50,优选为1. 6 或 3. 2。
[0037] 上述连接部件103,优选铝合金材料制成,表面粗糙程度为0. 008~50,优选为1. 6 或 3. 2。
[0038] 上述固定部件104,优选铝合金材料制成,表面粗糙程度为0. 008~50,优选为1. 6 或 3. 2。
[0039] 上述主体装置102、连接部件103、固定部件104配对使用,然后与受力杠101组成 1副,每副可以对称匹配,也可以交叉匹配,最后2副组成一套模具。
[0040] 上述主体装置102、连接部件103、固定部件104的连接处采用加强处理或不采用 加强处理。
[0041] 上述受力杠101底面尺寸相同且轴线平行可相对移动,并在移动过程中仍保持平 行。
[0042] 本专利所述的聚合物小管材为左旋聚乳酸L-PLA,乙醇酸PGA,以及聚乳酸乙醇 酸PLGA等材料通过一定加工和改性制备而成的,直径为1. 50~5. 00mm,壁厚为0. 05~ 0. 25mm,拉伸强度为50~200MPa,弹性模量为100~600MPa,拉伸伸长率为50~200%。 [0043] 本发明的再一目的在于提供一种通过上述的模具测试生物可降解支架的聚合物 小管材的力学性能参数的方法,包括以下步骤:
[0044] 样品准备:取聚合物小管材。
[0045] 优选方案包括:试样为聚合物小管材上截取的一段管环,且其两个端面垂直于生 物可降解支架的聚合物小管材的轴线。
[0046] 上述管环试样的长度小于或等于6mm。
[0047] 上述管环试样的长度大于或等于生物可降解支架的聚合物小管材的壁厚。
[0048] 上述管环试样两端无缺口或者分别各有2个或以上缺口,同一端的2个缺口在同 一直线上或成一定角度分布,不同一端的缺口在同一直线上或成一定的角度分布。其中一 种优选方案如图3中202-1、202-2、202-3、202-4所示,缺口 203形状为半圆环或者梯形或 者长方形或正方形或其变形,缺口的宽度大于或等于〇. 1_,或者其中所述管环试样缺口之 间的距离小于或等于6mm,优选0. 10~6. 00mm。
[0049] 上述管环试样缺口之间的距离小于或等于6mm。
[0050] 上述管环试样的端面应平整光洁(无毛刺或无细纹),试样的棱边允许不做处理 或被做成倒圆或倒角。
[0051] 由于管环试样的尺寸比较小,相对于ASTM D2290标准本发明的技术难点是如何在 试样两端设置一定形状大小的缺口,本发明模具能够测量尺寸较小的生物可降解聚合物管 环试样,并能够控制管环试样断裂在缺口附近的范围内,提高测量数据的精确度。本发明带 来的有益效果是能够更好地控制管环试样断裂的范围,提高测量数据的精确度。
[0052] 优选测试过程:
[0053] 步骤1,除特殊情况外,在测试前至少12小时,优选前40小时,将样品制备所述 的生物可降解支架的聚合物小管材管环试样放置于23±2°C和50±5%相对湿度的测试环 境;
[0054] 步骤2,除特殊情况外,测试数量至少为3次,优选5次。通常情况下,任何在试样 中心标识的范围外发生断裂的试样都必须记录和重新测试,除非试样中的缺陷是需要研究 的多变因素或者是固有的,必须记录试样在缺陷处断裂的情况;
[0055] 步骤3,将样品制备所述的生物可降解支架的聚合物小管材管环试样,用精度为 0. 1mm以上的量具测量管环试样两端的厚度(d)和宽度(b),单位为mm。每个管环试样每一 端的厚度及宽度应在标距内测量至少三点,取算术平均值。厚度准确至〇. 001mm,宽度准确 至 0. 1mm ;
[0056] 步骤4,建立适合试样测试的标距0. 50mm~13. 00mm。根据管环试样的直径大小 和管环试样断裂发生的位置决定标线的位置和标距的长短。这是由于管环试样在拉伸过程 中受力和变形是不均匀的,管环试样的断裂往往都发生在管环根部(其中一种优选方案如 图5中位置2处),并且内侧比外侧先断裂,最大形变量发生在管环的弯芯处(其中一种优 选方案如图5中位置1处),其次是断裂处,在管环被拉直的两侧变形最小(其中一种优选 方案如图5中位置3处);
[0057] 步骤5,拉伸速率在0. 5mm/min~50mm/min。拉伸速率是由从拉伸测试开始的 0. 5min~5. Omin内产生断裂的最低速率决定;
[0058] 步骤6,装载合适该试样测试的加载负荷传感器,25N~100N ;
[0059] 步骤7,将管环试样置于本发明所述的模具中,使试样纵轴与上下夹具中心连线相 重合,并且松紧适宜,以防试样滑脱;
[0060] 步骤8,按上述的参数,开动试验机进行拉伸试验;
[0061] 步骤9,试样断裂后,读取所需负荷及相应的标线间伸长值。若试样断裂在标线外 的部位时,此试样作废,另取试样重做;
[0062] 步骤10,测试完成后,收拾整理好测试用品。
[0063] 结果的计算和表示:
[0064] I.拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力以〇 t(MPa)表示,按式⑴计算:
[0066] 式中:p--最大负荷、断裂负荷、屈服负荷,N ;
[0067] b1/b2--试样宽度,mm ;
[0068] 山/(12--试样厚度,mm ;
[0069] II.断裂伸长率或屈服伸长率以ε t(% )表示,按式(2)计算:
[0071] 式中:L。--试样原始标线距离,mm ;
[0072] L一一试样断裂时或屈服时标线间距离,mm ;
[0073] III.作应力-应变曲线,从曲线的初始直线部分计算拉伸弹性模量,以Et (MPa)表 示,按式⑶计算:
[0075] 式中:〇--应力,MPa ;
[0076] ε--应变。
[0077] 或者对曲线的初始直线部分直接取其切线求出斜率,即可得到弹性模量。
[0078] IV.强度、应力和弹性模量取三位有效数字,伸长率取二位有效数字,也可在产品 标准中另行规定。以每组试样试验结果的算数平均值表示。
[0079] V.如要求计算标准偏差值S,由式(4)计算:
[0081] 式中:Χ--单个测定值;
[0082] %--一组测定值的平均值;
[0083] η--测定值个数。
[0084] 试验报告:
[0085] a.样品名称、材料组成,规格;
[0086] b.试样状态调节及试样的标准环境;
[0087] c.试验机型号;
[0088] d.试验速率;
[0089] e.所需环向拉伸性能的平均值;
[0090] f.试验日期、人员。
[0091] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:
[0092] 本发明模具允许聚合物小管材采用圆环状试样进行拉伸,管材的受力状态和形变 比单向拉伸更接近管材环向形变过程,可以更好地表征管材的环向形变的能力。
[0093] 本发明采用的聚合物小管材管环试样是直接从原管材上切取的,避免了展平过程 引起的管材性能变化和激光切割工艺的高成本和复杂性,不仅简单快捷,还能最大限度地 保持了拉伸试样真实的力学性能,更为准确地测试聚合物小管材的环向性能,使测试结果 的稳定性更好,各件试样测试结果的标准差更小。
[0094] 本发明模具的使用建立了聚合物小管材管环试样进行拉伸的方法,避免了常规加 载试样的复杂性,使聚合物小管材的环向拉伸测试更加方便可靠,大大提高测试效率。
[0095] 另外,本发明受力杠101的拉伸强度、弹性模量、拉伸伸长率优选的范围分别是 100~600MPa、50~150GPa和50~100%,优选的效果是能够有效抵抗住测试过程中管环 试样的反作用力带来的破环或者形变,确保测试结果的准确性,以及粗糙度的优选范围是 0. 008~0. 1,优选的效果是能够最大限度降低管环试样和受力杠101接触处产生的摩擦 力,增加测试数据的精确度,通过对比实验可知有益效果尤其显著。
【附图说明】
[0096] 图1A为本发明实施例1、9-11中用于聚合物小管材环向性能拉伸测试的模具结构 示意图,B、C、D本发明模具三投视图,分别为俯视图、侧视图和正视图。
[0097] 图2Α本发明实施例2模具的结构示意图,B、C、D本发明模具三投视图,分别为俯 视图、侧视图和正视图。
[0098] 图3 201为聚合物小管材、202-1为管环试样、202-2~4为带缺口形状的管环试 样,203为管环试样的缺口。
[0099] 图4Α、B、C分别为本发明模具拉伸生物可降解支架的聚合物小管材管环试样断裂 过程前、中和后的示意图。
[0100] 图5本发明管环试样断裂位置示意图,1为管环的弯芯处,2为管环根部,3为管环 被拉直的两侧。
[0101] 图6Α为本发明实施例3中用于聚合物小管材环向性能拉伸测试的模具结构示意 图,B、C、D本发明模具三投视图,分别为俯视图、侧视图和正视图。
[0102] 图7Α为本发明实施例4中用于聚合物小管材环向性能拉伸测试的模具结构示意 图,B、C、D本发明模具三投视图,分别为俯视图、侧视图和正视图。
[0103] 图8Α为本发明实施例5中用于聚合物小管材环向性能拉伸测试的模具结构示意 图,B、C、D本发明模具三投视图,分别为俯视图、侧视图和正视图。
[0104] 图9Α为本发明实施例6中用于聚合物小管材环向性能拉伸测试的模具结构示意 图,B、C、D本发明模具三投视图,分别为俯视图、侧视图和正视图。
[0105] 图10Α为本发明实施例7中用于聚合物小管材环向性能拉伸测试的模具结构示意 图,B、C、D本发明模具三投视图,分别为俯视图、侧视图和正视图。
[0106] 图11Α为本发明实施例8中用于聚合物小管材环向性能拉伸测试的模具结构示意
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