Normy zawierające specyfikację badań w próbie rozciągania tworzyw sztucznych, np. ASTM D638 i ISO 527-2 dotyczą szerokiej gammy tworzyw sztucznych oraz obliczeń, z uwzględnieniem wyznaczenia stałej materiałowej, tj. współczynnika Poisson’a. Określenie tego parametru okazało się jednym z największych wyzwań w badaniach materiałów – problemem było uzyskanie powtarzalnych i dokładnych wyników.
Badania i analiza odtwarzalności pomiarów wykazała bardzo dużą rozbieżność wartości współczynnika Poisson’a wskazująca na niezgodność wyników uzyskiwanych w różnych laboratoriach, jak również w ramach tej samej jednostki badawczej. Problem z wyznaczeniem współczynnika wynika z niedokładnego pomiaru odkształcenia poprzecznego i liniowego w zakresie małych wartości odkształcenia. Współczynnik Poisson’a to stosunek odkształcenia poprzecznego do odkształcenia liniowego przy osiowym stanie naprężenia podczas gdy materiał poddawany jest odkształceniu ze stałą wartością odkształcenia. Współczynnik jest stały dla materiałów izotropowych i jednorodnych w obszarze odkształceń liniowo plastycznych.
Współczynnik Poisson’a jest mierzony przy wartości odkształcenia od 0.05% i 0.25%. Krytyczne dla uzyskania dokładnych i akceptowanych wyników jest dobór ekstensometru gwarantującego wysoką dokładność pomiaru. W zależności od stosowanej normy wymagane jest zastosowanie ekstensometru z określoną dokładnością pomiarową. W przypadku normy ASTM D638 wymagane jest zastosowanie ekstensometru gwarantującego uzyskanie danych z dokładnością do 1% lub większej.
Do badań większości tworzyw sztucznych zalecamy zastosowanie ekstensometru dwuosiowego – wysokorozdzielczego umożliwiającego pomiar liniowego oraz poprzecznego odkształcenia jednocześnie. Wybór odpowiednich uchwytów jest również bardzo ważny w celu zapewnienia zgodnych i powtarzalnych wyników badań. Zalecamy użycie uchwytów pneumatycznych o działaniu bocznych ze względu na możliwość samocentrowania oraz możliwość nastawienia ciśnienia zaciskającego umożliwiającego uzyskanie stałej wartości ciśnienia podczas mocowania próbek.
W przypadku wyboru urządzenia, odpowiednia metodyka badań ogranicza ryzyko uzyskania niedokładnych I niepowtarzalnych wyników badań. Stwierdzono, że zastosowanie obciążenia wstępnego poprawia powtarzalność wyników z uwagi na wyeliminowanie sił ściskających powstałych podczas mocowania próbek w uchwytach. Siły ściskające mogą spowodować wyginanie się próbki, co przy braku zastosowania obciążenia wstępnego, urządzenie będzie realizowało próbę a pomiar odkształcenia liniowego oraz poprzecznego będzie dokonywany na próbce ugiętej. W konsekwencji prowadzić może to do uzyskania wyników badań obarczonych dużym błędem. Wartość obciążenia wstępnego powinna być odpowiednio duża co pozwoli na wyprostowanie próbki bez efektu rozciągnięcia.
Pakiety oprogramowania, jak np. Bluehill® zawiera funkcję ustawienia obciążenia wstępnego. Niestety ale nie wszystkie pakiety z oprogramowaniem do badań materiałowych są wyposażone w tą funkcję. W tym przypadku operator może ręcznie wprowadzić obciążenie wstępne poprzez ustawienie położenia trawersy przed uruchomieniem próby. Ważne jest wyzerowanie miernika ekstensometru liniowego i poprzecznego po uzyskaniu wartości obciążenia wstępnego. Poza obciążeniem wstępnym, akwizycja danych z odpowiednią częstotliwością stawowi gwarancję uzyskania poprawnych danych. Dla bardzo sztywnych materiałów, zaleca się stosowanie prędkości próbkowania z częstotliwością do 500 Hz. Dla innych materiałów, możliwa jest akwizycja danych z niższą prędkością.