材料性质与塑件设计

第五章
材料性质与塑件设计
5-1 材料性质与塑件设计
　　塑料材料的多样性使得塑料射出成形比金属成形更具有设计的自由度。然而，
塑件的机械性质受到负荷种类、负荷速率、施加负荷期间长短、施加负荷的频率、
以及使用环境温度变化与湿度变化等因素的影响，所以设计者必须将这些使用条件
列入考虑。
5-1-1 应力--应变行为
　　　　　　　　
　　材料的应力--应变行为决定其强度或劲度。影响材料强度的因素包括塑件的几
何形状、负荷、拘束条件、成形制程导致的残留应力和配向性。根据施加在塑件的
负荷或拘束条件的不同，必须考虑不同种类的强度性质，包括拉伸强度、压缩强度、
扭曲强度、挠曲强度和剪变强度等。
设计塑件时，应该根据塑件承受的主要负荷来决定材料相关的强度。将其使用
环境温度及应变率下的主要负荷所相关的应力应变行为列为重要考虑。然而，由于
拉伸试验以外的其它测试程序先天上都有准确性的问题，使得塑料材料往往只提供
短期的拉伸试验(tensile test)结果。读者如果有其它负荷状态的应用，应参阅相关的
文献资料。
图5-1说明拉伸试验棒和预设固定负荷下的变形量，其中，应力(σ)与应变(ε)的
定义为：
图5-1 (a) 拉伸实验棒截面面积A，原始长度L0；(b) 于固定负荷下拉长至长度L。
)
(
( )
)
(
A
F
力力力力
力力力力
力力


0
0
( )
L
 L  L

力力
　　图 5-2热塑性塑料的应力—应变曲线，可以获得杨氏模数、比例极限，弹性极限、
降伏点、延展性、破坏强度和破坏之伸长量等材料性质。
图5-2 典型热塑性塑料的应力—应变曲线图