GB/T 1040.1-2018与GB/T 1040.1-2006新旧国家标准对比分析

王长进，徐百荟，李思佳，胡 玲，李建喜

(1 中广核三角洲(太仓)检测技术有限公司，江苏 苏州 215400；2 国家能源核电非金属材料寿命评价与管理技术实验室，江苏 苏州 215400)

拉伸性能是表征塑料机械性能最常规的方式，塑料的拉伸性能测试也是塑料最基础的力学性能测试。塑料拉伸性能测试的最新国家标准GB/T 1040.1-2018[1]已于2018年12月28日发布，并于2019年11月1日正式实施。该国家标准自1979年首次发布，经历了1992年和2006年两次修订，并代替了GB/T 1040.1-2006[2]。GB/T 1040.1-2018使用翻译法等同采用国际标准ISO 527-1:2012[3]。该标准的修订基本遵循了与国际接轨的原则，对统一塑料行业产品质量规范起到重要的作用。国家标准新旧版本之间存在着一定的技术差异，包括修改了泊松比，优化了计算机控制拉伸试验机的定义和方法，多用途试样优选标距从50 mm增加到75 mm，修改了拉伸标称应变，增加了标准应变的计算方法等，这些变更在前言中简单罗列，限于篇幅未进行详细展开。本文较为详细地展开描述GB/T 1040.1-2018(新版标准)和GB/T 1040.1-2006(旧版标准)新旧版本标准的技术差异和变化，以方便使用该标准的相关从业人员能够快速地掌握和理解新标准。

1 范围的对比差异

GB/T 1040.1-2018较GB/T 1040.1-2006在适用材料范围上增加了硬质和半硬质热塑性浇铸材料。GB/T 1040.1-2006条款1.4关于样品的机加工方法的介绍，调整为GB/T 1040.1-2018条款4.2.1， GB/T 1040.1-2006条款1.5关于样品尺寸的介绍以及其他因素对测试结果影响的描述，调整为GB/T 1040.1-2018条款4.2.2。

2 规范性引用文件的对比差异

旧版标准共计3个引用文件，新版标准共计7个引用文件，对比差异如表1所示。新版标准主要修订原则为ISO 527-1:2012中不注日期的国际标准翻译引用，注日期的国际标准引用对应注日期的国家标准。

表1 规范性引用文件对照表Table 1 Comparison table of normative reference documents

3 术语和定义的对比差异

对比新版标准和旧版标准，在术语和定义部分共计21处差异，差异的类型可以大致分为以下四种。第一种是新版标准新增术语和定义，比如厚度，宽度，截面积，夹具距离，硬质塑料和半硬质塑料，共计6个新定义，这些新定义提升了标准整体的严谨性。第二种是新版标准删除术语和定义，比如拉伸强度标称应变。第三种是新版标准优化了定义的描述，不产生本质差异，比如标距，拉伸应力，拉伸屈服应力，拉伸强度，x%拉伸应变应力，拉伸应变，拉伸屈服应变，拉伸强度拉伸应变，拉伸弹性模量。第四种是新版标准重新进行了定义，比如拉伸断裂应力，拉伸断裂应变，拉伸标称应变，拉伸断裂标称应变，泊松比。其中拉伸断裂应力和拉伸断裂应变需对拉力机如何判定试样断裂进行明确，比如苏州卓旭精密工业有限公司型号为TTDJ-1000的万能材料试验机，仪器设备默认的瞬间力衰减≥50%时判为断裂，旧版标准没有明确，如果要满足新版标准，仪器设备需调整为瞬间力衰减≥90%时判为断裂。拉伸标称应变和拉伸断裂标称应变在新版标准中选择了更为直观的横梁位移来替代旧版标准中的两夹具间距离的增量。泊松比在新版标准中选择用形变量来替代旧版标准中的应变。

表2 术语和定义对照表Table 2 Comparison table of terms and definitions

续表2

拉伸弹性模量应力σ2与σ1的差值与对应的应变ε2与ε1的差值(ε2-ε1,ε2=0.0025;ε1=0.0005)的比值;此定义不适用于薄膜和橡胶;借助计算机,可以用这些监测点间曲线部分的线性回归代替用两个不同的应力/应变点来测量模量模量:应力/应变曲线σ(ε)上应变ε1=0.05%与应变ε2=0.25%区间的斜率;可用弦模量或此区间线性最小二乘回归线的斜率来计算;此定义不适用于薄膜泊松比在纵向应变对法向应变关系曲线的起始线性部分内,垂直于拉伸方向上的两坐标轴之一的拉伸应变εn与拉伸方向上的应变ε之比的负值;泊松比优先用于长纤维增强材料在纵向应变对法向应变关系曲线的起始线性部分内,垂直于拉伸方向上的两坐标轴之一的拉伸形变量Δεn与拉伸方向上的形变量Δεl之比的负值夹具距离/夹具间试样部分的初始长度硬质塑料/在规定条件下,弯曲弹性模量或拉伸弹性模量(弯曲弹性模量不适用时)大于700 MPa的塑料半硬质塑料/在规定条件下,弯曲弹性模量或拉伸弹性模量(弯曲弹性模量不适用时)在70～700 MPa之间的塑料

4 设备的对比差异

4.1 试验机概述

旧版标准对试验机的概述为试验机应符合GB/T 17200和本部分5.1.2～5.1.5的规定。新版标准对试验机的概述为试验机应符合GB/T 16825.1-2008[4]和GB/T 12160-2002[5]以及本部分5.1.2～5.1.6的规定。这种变化主要考量的是以结果为导向，满足设计标准的试验机在日常使用过程中可能会发生偏离，不一定满足设备的校准溯源要求或检定规程。

4.2 试验速度

新版标准推荐的试验速度较旧版标准增加了0.125 mm/min，0.25 mm/min，0.5 mm/min和300 mm/min，主要是随着科学技术的发展，位移传感器可以做到更精密，同时应用端对产品的品质要求更高。

4.3 负荷指示装置

新版标准规定负荷测量系统应符合GB/T 16825.1-2008定义的1级。旧版标准指出该装置在规定的试验速度下应无惯性滞后，指示负荷的准确度至少为实际值的1%，应注意之处列在GB/T 17200中。相比旧版标准，新版标准更加注重试验机负荷指示装置在测试时的实际状态。

4.4 引伸计

新版标准规定引伸计应符合GB/T 12160-2002规定的1级引伸计的要求，在测量的应变范围内可获得此精度。旧版标准指出引伸计应符合GB/T 17200规定，应能测量试验过程中任何时刻试样标距的相对变化。相比旧版标准，新版标准关注设备测试时的客观状态，这也是符合科技水平发展现状。

4.5 数据的记录

新版标准条款5.1.6数据的记录是旧版标准所没有提及的，包括三个部分，分别为概述，应变数据的记录，负荷数据的记录，这些规定对仪器设备的生产厂家来说，需要重点考量的，可能需要淘汰一部分落后的设备或者设备模块，新版标准规定，所需记录数据(负荷，应变，伸长率)的数据采集频率须足够高以满足要求的精度。

4.6 试样宽度和厚度测量设备

旧版标准把样品分成硬质材料和软材料两大类分别介绍测试设备情况，新版标准规定如适用，见ISO 16012和ISO 23529。新版标准引用了明确的国际标准，涵盖了本标准所有涉及的样品，较旧版标准更为全面和严谨。

5 试样的对比差异

5.1 试样的检查

新版标准新增规定使用尺寸和方向如尖端/刀刃的测量规以便精确测定所需位置的尺寸，这可以让试样的检查更具有可操作性。新增规定对不符合要求的试样进行测试时应说明原因，这考量了方法的偏离及可接受偏离的风险。新版标准还描述了关于注塑试样脱模的注意事项。

5.2 试样的数量

旧版标准条款7.2描述应废弃在肩部断裂或塑性变形扩展到整个肩宽的哑铃型试样并另取试样重新试验，新版标准删除了此规定。旧版标准条款7.3描述当试样在夹具内出现滑移或在距任一夹具10 mm以内的断裂，或由于明显缺陷导致过早破坏时，由此试样得到的数据不应用来分析结果，应另取试样重新试验。新版标准对此进行了调整，调整后的条款7.2规定应废弃在夹具内断裂或打滑的哑铃型试样并另取试样重新试验。新版标准保留了试样在夹具内出现打滑的情况下数据废弃，删除了试样在距任一夹具10 mm以内的断裂或由于明显缺陷导致过早破坏的情况下数据废弃，新增了试样在夹具内断裂情况下数据废弃。旧版标准以注解的形式针对破坏的统计学分析建议，在新版标准中没有提及。

5.3 试样的状态调节

新版标准规定状态调节，应按有关材料标准规定对试样进行状态调节。缺少这方面的资料时，应选择ISO 291中适当的条件并至少调节16 h，除非有关方面另有规定，例如在高温或低温下试验。优选大气为(23±2) ℃和(50±10)%相对湿度，除非材料性能对相对湿度不敏感，此情况下无需进行湿度控制。较旧版标准，更加明确和具有可操作性。

6 试验步骤的对比差异

6.1 试样的尺寸

旧版标准中描述的宽度b精确至0.1 mm，厚度h精确至0.02 mm，在新版标准中删除。旧版标准中注1和注2在新版标准中以正文规定的形式体现，不再以注解的形式，说明是属于明确的规定需执行。旧版标准没有对注塑试样的尺寸测量明确，新版标准规定对于注塑试样，在试样中部5 mm内测定宽度和长度，规定明确可操作性强。另外旧版标准存在描述不严谨的地方，如使用多型腔模具时，应确保每腔的试样尺寸相同。新版标准规定使用多型腔模具时，应确保型腔之间的试样尺寸偏差不超过0.25%。新版标准还提及本部分仅适用于环境温度下的测试，并未考虑其他温度，表达更严谨。

6.2 试样的夹持

旧版标准提及当使用夹具对中销时，为得到准确对中，应在紧固夹具前稍微绷紧试样，在新版标准中该描述删除，主要考量的原因是可操作性较差，较为主观。新版标准新增规定夹持力不应导致试样的破裂或挤压，另外分别以注1和注2的形式对不同测试温度情况下的操作进行注解。

6.3 预应力

新版标准新增规定有必要避免应力/应变曲线开始阶段的趾区。另外新版标准对在测量模量时，试验开始时的预应力进行调整，明确规定应为正值，但删除了旧版标准中与此相对应的预应变要求。新版标准还规定了超出范围后如何进行调整预应力的方法。

6.4 引伸计的安装

旧版标准描述测定拉伸标称应变εt时，用夹具间移动距离表示试样自由长度的伸长。由于新版标准对拉伸标称应变定义的变化，删除了这个描述。新版标准新增规定引伸计应对称放置在试样的平行部分中间并在中心线上。应变计应放置在试样的平行部分中间并在中心线上。要求更加明确和直观，具有可操作性。

6.5 试验速度

新版标准较旧版标准新增的规定为在拉伸模量(达到应变为0.25%)的测定应力之后，同一试样可用于继续测试。推荐在进行不同速度试验前卸掉试样载荷，也可在拉伸模量测定完后未卸掉载荷而改变试验速度。在测试中改变试验速度时，确保速度变化发生在应变不大于0.3%以内。新版标准考虑选择采用拉伸模量测试后的样品开展其他相关性能的测试，并明确规定具体的操作方式，以减少对样品的浪费。

7 结果计算和表示的对比差异

7.1 应力计算

新版标准较旧版标准新增当测定x%应变应力时，x应为相关产品标准或相关方面商定值。

7.2 应变计算

新版标准较旧版标准新增规定只要标距内试样的形变是相同的，则可使用引伸计平均整个标距的应变来测定应变。如果材料开始颈缩，应变分布变得不均匀，使用引伸计测定应变会受到颈缩区域位置和大小的严重影响。在此情况下，使用标称应变来描述屈服点后应变的演变。该规定明确清晰，综合考虑了试样的差异性。新版标准对标称应变进行了较大的调整，包括记录横梁的位移来替代测量夹具之间的距离，测定标准应变的两种方法A法和B法以及对应的适用情况。

7.3 拉伸模量

新版标准在旧版标准的弦斜率法的基础上，新增了回归斜率法来计算拉伸模量，主要是利用计算机采用最小二乘法进行回归线性拟合。

7.4 泊松比

新版标准相对应旧版标准有较大的差异，计算公式由原来的两个变量，增加为涉及到4个变量，包括测定宽度(厚度)变化对标距变化曲线的斜率Δn/ΔL0，以及纵向和法向的初始标距。新版标准还规定在应变范围0.3%≤ε≤εY优选更高的应变区域测定泊松比。

7.5 附 录

旧版标准的资料性附录A拉伸弹性模量和有关值，在新版标准中没有提及。新版标准新增两个资料性附录和一个规范性附录，分别为附录A屈服应变的测定，附录B泊松比测定的引伸计精度和附录C拉伸模量测定的校准要求。

8 结 语

新版标准较旧版标准有较大的变化，分别从标准适用范围的变化，规范性引用文件的变化，术语和定义的变化，设备要求的变化，试样要求的变化，试验步骤的变化，结果计算和表示的变化来进行展开详细描述。尤其是针对泊松比和拉伸标称应变的变化较为突出，希望采用新版标准GB/T 1040.1-2018的有关从业人员，更好地理解标准和执行标准，紧密结合标准来开展实际测试工作，提高测试结果的有效性。