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Rheologica Acta

, Volume 9, Issue 3, pp 439–446 | Cite as

Single specimen determination of Young's and bulk moduli of polymers

  • R. W. Warfield
  • J. E. Cuevas
  • F. R. Barnet
Article

Summary

A new method is presented for the rapid and consecutive determination of theYoung's and bulk moduli of polymeric solids in compression loading. Usually these properties are determined by separate measurements. However, by using an undersized specimen in a standard bulk compressibility tester, it is possible to determine both moduli on the same specimen in a single test procedure. Initial loading of the undersized specimen results in a decrease in length and an increase in diameter. From these changes,Young's modulus may be calculated. Once the bore of the tester is filled, the application of additional pressure results in a decrease in the volume of the polymer from which the bulk modulus may be calculated. Both determinations may be made within minutes. The moduli values are in general agreement with published values and the calculated values for Poisson's ratio fall into the expected range.

Keywords

Compressibility Bulk Modulus Compression Loading Single Test Single Specimen 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Zusammenfassung

Es wird eine neue Methode vorgestellt für die schnelle und fortlaufende Bestimmung des Elastizitäts- und Kompressions-Modul us polymerer Festkörper bei einer Druckbelastung. Normalerweise werden diese Eigenschaften durch unterschiedliche Methoden bestimmt. Durch Benutzung einer unterdimensionierten Probe in einem Standard-Kompressionsprüfgerät ist es möglich, beide Moduln an der gleichen Probe in einem einzigen Versuch zu ermitteln. Die Anfangsbelastung einer unterdimensionierten Probe führt zu einer Längenabnahme und einer Zunahme des Durchmessers. Aus diesen Änderungen läßt sich der Elastizitätsmodul berechnen. Sobald die Bohrung des Gerätes gefüllt ist, führt die Erhöhung des Druckes zu einer Volumen-Abnahme des Polymers, aus dem sich der Kompressionsmodul berechnen läßt. Beide Bestimmungen können in wenigen Minuten durchgeführt werden. Die Modulwerte stimmen im allgemeinen mit veröffentlichten Werten überein, und die für dasPoisson-Verhältnis ermittelten Werte liegen in dem erwarteten Bereich.

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References

  1. 1).
    See, for example,Wostl, W. J., R. J. Buehler, andT. Dresser, Rev. Sci. Inst.37, No. 12, 1665 (1966).CrossRefGoogle Scholar
  2. 2).
    Bondi, A., J. Phys. Chem.,70, 530 (1966).Google Scholar
  3. 3).
    Leonard, R. W., Acoust. Soc. Amer.,40, 196 (1966).Google Scholar
  4. 4).
    Koster, W. andW. Franz, Poisson's Ratio for Metal and Alloys, Metall Rev.6, No. 21, 1 (1961).Google Scholar
  5. 5).
    Matsuoka, S. andB. Maxwell, J. Polymer Sci.32, 131 (1958).CrossRefGoogle Scholar
  6. 6).
    Nielsen, L. E., Mechanical Properties of Polymers, (New York, N. Y., 1962). (a) p. 104; (b) pp. 3–4; (c) p. 7.Google Scholar
  7. 7).
    Mason, W. P., Physical Acoustics, Vol. II (New York, 1964, 1965).Google Scholar
  8. 8).
    Roark, Raymond J., Formulas for Stress and Strain, p. 10. (London 1954).Google Scholar
  9. 9).
    Seely, F., andJ. Smith, Advanced Mechanics of Materials, p. 69. (London-New York 1959).Google Scholar
  10. 10).
    Warfield, R. W., Polymer Eng. and Sci.6, No. 2, 176 (1966).CrossRefGoogle Scholar
  11. 11).
    Warfield, R. W., J. E. Cuevas, andF. R. Barnet, J. Applied Polymer Sci.12, 1147 (1968).CrossRefGoogle Scholar
  12. 12).
    Zemansky, M. W., Heat and Thermodynamics, p. 133. (New York, N. Y., 1957).Google Scholar
  13. 13).
    Ferry, J. O., Viscoelastic Properties of Polymers, p. 101 (New York, 1961).Google Scholar
  14. 14).
    Warfield, R. W., D. J. Pastine, andM. C. Petree, Naval Ordnance Lab. Technical Report 69–98 (1969).Google Scholar
  15. 15).
    O'Reilly, J. M., J. Polymer Sci.57, 429 (1962).CrossRefGoogle Scholar
  16. 16).
    Ishai, O. andL. J. Cohen, J. Composite Materials2, No. 3, 302 (1968).Google Scholar
  17. 17).
    Vincent, P. I., in Physics of Plastics,Ritchie, P. O., Ed., p. 111 (Princeton, N. J., 1965).Google Scholar
  18. 18).
    Anand, J. N., J. Macromol. Sci.-Phys.B1, No. 3, 445 (1967).Google Scholar
  19. 19).
    Weir, C. E., J. Res. Natl. Bur. Stand.46, 207 (1951).Google Scholar
  20. 20).
    Schuyer, J., J. Polymer Sci.36, 475 (1959).CrossRefGoogle Scholar
  21. 21).
    Tobolsky, A. V., Properties and Structure of Polymers, p. 4 (New York 1960).Google Scholar
  22. 22).
    Du Pont Technical Literature on Polyimide Plastic (1967).Google Scholar
  23. 23).
    Novak, R. C. andC. W. Bert, J. Composite Materials, Vol. 2, No. 4, pp. 506–508 (1968).Google Scholar

Copyright information

© Dr. Dietrich Steinkopff Verlag 1970

Authors and Affiliations

  • R. W. Warfield
    • 1
  • J. E. Cuevas
    • 1
  • F. R. Barnet
    • 1
  1. 1.U.S. Naval Ordnance LaboratorySilver SpringUSA

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