曹新鑫，蔡國輝，康冬冬，白玉峰，何小芳

(河南理工大學 材料科學與工程學院，河南 焦作 454000)

0 前言

聚合物樹脂材料的力學性能是塑料制品的重要技術指標之一，拉伸、沖擊斷裂力學測試是其性能表征的重要分析手段之一[1-2]。在實際實驗中，通過分析測試設備對塑料樹脂實驗得到的數(shù)據(jù)均需要通過數(shù)學軟件進行處理，完成圖像編輯、數(shù)據(jù)計算，從而得到重要的數(shù)據(jù)信息，用于實驗結果的分析和對比[3]。

ABS樹脂是由丙烯腈(AN)、丁二烯(Bd)、苯乙烯(St)三種單體共聚的三元接枝共聚物，其兼具了丙烯腈剛性鏈段的耐化學腐蝕、耐熱、質(zhì)硬的、丁二烯彈性鏈段的高彈性、韌性，以及苯乙烯鏈段的加工成型特性，使其力學性能突出，在機械、電氣、汽車、飛機等行業(yè)有廣泛的應用。但因服役環(huán)境的要求，經(jīng)常需要對ABS樹脂進行增韌、增強等方面的力學性能改性，力學性能的數(shù)據(jù)分析的準確性、成圖的清晰度及直觀性則至關重要。

1 復合材料制備及測試數(shù)據(jù)來源

長玻纖增強ABS復合材料制備，按照文獻[4]要求進行。拉伸及沖擊實驗按照GB/T 1040—90和GB/T 9341—2000進行。測試結果亦來源于文獻[4]，具體如表1所示。

表1[4] 長玻纖增強ABS復合材料的力學性能數(shù)據(jù)

2 Origin軟件數(shù)據(jù)處理

本文的長玻纖增強ABS復合材料的力學性能行為分析采用Origin 8.0版本，主要進行點線圖繪制、多坐標軸曲線繪制、圖像處理等方面的功能操作。首先新建文件將實驗數(shù)據(jù)導入Origin 8.0軟件，結果如圖1所示。

雙擊數(shù)據(jù)列，在“Column Properties”窗口輸入數(shù)據(jù)列的相關信息，其中“Short name”為該列短名字；“Long name”為力學性能指標名稱，如拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量、缺口沖擊強度等；“Units”為該列數(shù)據(jù)的單位。將“LGF含量”A列“Plot De-signation”設置“X”坐標軸，將拉伸強度等力學性能數(shù)據(jù)列均設置為“Y”坐標軸。圖2為Column Pro-perties窗口截屏。

圖1 力學性能數(shù)據(jù)導入Origin 8.0軟件的截圖

需要注意的是，系統(tǒng)默認的字體為“T Default Arial”，不識別漢字。因此在“Column Properties”窗口設置完成后，需要將漢字部分的字體格式調(diào)整為“宋體”或其他中文字體格式。

2.1 復合材料的拉伸強度、彎曲強度單坐標軸雙曲線點線圖繪制

從表1數(shù)據(jù)分析，拉伸強度和彎曲強度的數(shù)據(jù)單位一致，且數(shù)值大小接近，可以將兩組數(shù)據(jù)在同一圖譜中繪制，共用1個Y坐標軸，便于觀察數(shù)據(jù)變化趨勢。

以A(X)列、B(Y)拉伸強度列、C(Y)彎曲強度列數(shù)據(jù)全選，點擊軟件左下角 “l(fā)ine+symbol”按鈕，生成Graph 1點線圖，具體操作截屏見圖3。

Graph 1點線圖生成后，因坐標軸名稱設置為中文字體，故系統(tǒng)默認顯示為亂碼，需要調(diào)整字體格式為“宋體”或其他中文字體格式，圖4為字體格式調(diào)整前后的強度趨勢圖(Graph1)。

圖2 “Column Properties”窗口截屏

從圖4中可明顯看出，隨著長玻纖的摻雜量增大，復合材料的拉伸強度和彎曲強度均呈現(xiàn)上升趨勢，在30%摻雜量時達到最大。經(jīng)過Origin軟件數(shù)據(jù)處理后成圖，對比表1的基本數(shù)據(jù)組，發(fā)現(xiàn)長玻纖摻雜ABS復合材料的強度提高變化影響趨勢更加直觀，且拉伸強度和彎曲強度數(shù)據(jù)比較也更加清晰。

2.2 復合材料的彎曲模量、沖擊強度雙縱坐標軸點線圖繪制

從表1數(shù)據(jù)可看出，復合材料的彎曲模量和缺口沖擊強度的數(shù)據(jù)單位不同，且數(shù)值差距很大，在實際論文撰寫或報告匯總時，有時需要將兩個系列的數(shù)據(jù)在一張趨勢圖中同時表現(xiàn)出來，以便分析結果形成結論。

選定A(X)列、C(Y)彎曲模量列和D(Y)沖擊強度列的數(shù)據(jù)后，點擊菜單“Plot”-“Multi-Curve”-“Double-Y”，繪制雙縱坐標彎曲模量-缺口沖擊強度的曲線，由此生成Graph 2，圖5為操作截屏。

(a)字體格式調(diào)整前

(b)字體格式調(diào)整后

圖5 雙縱坐標曲線繪制操作截屏

系統(tǒng)自動生成的雙縱坐標軸曲線，如圖6所示，存在字體格式亂碼、曲線重疊、坐標刻度過密等缺陷，嚴重影響圖片質(zhì)量，需要進行微調(diào)。

圖6 系統(tǒng)生成的雙縱坐標曲線

首先需要將坐標字體格式進行調(diào)整，漢字部分調(diào)整為“宋體”或其他中文字體格式，字體大小調(diào)整為合適的尺寸，圖例部分拖動至合適的位置，具體截屏如圖7所示。

然后雙擊Y坐標軸，在“Y Axis-Layer 1”對話框中的“Scale”頁面進行左縱坐標刻度調(diào)整，一般來說保持坐標刻度顯示在4～5個左右，出圖效果較好，圖8為操作頁面截屏。

為保證雙縱坐標軸曲線避免重疊，保證清晰可見，便于后續(xù)數(shù)據(jù)分析，需要同時在“Y Axis-Layer 2”對話框中的“Scale”頁面進行右縱坐標刻度調(diào)整，圖9為坐標刻度調(diào)整后的雙縱坐標軸曲線。

從圖9可明顯看出，隨著長玻纖摻雜量的增大，復合材料的彎曲模量和缺口沖擊強度逐漸增大，在30%摻雜量時達到最大，趨勢明顯。利用Origin軟件制作的雙縱坐標軸曲線，能夠?qū)澢Ａ亢腿笨跊_擊強度這兩組數(shù)值差距很大的數(shù)據(jù)組，同時成圖在同一個圖片內(nèi)，大大方便了研究者的對比研究，且成圖清晰、質(zhì)量良好、效果明顯。

3 結論

材料的力學性能測試是重要的性能分析手段之一，但萬能試驗機等相關測試設備的實驗結果大都需要實驗者將其數(shù)據(jù)整理、繪圖，以便分析材料的改性結果和影響趨勢。Origin軟件的應用在材料試驗數(shù)據(jù)分析中得到廣泛的應用，但其中的操作細節(jié)若被忽視，其出圖質(zhì)量就會嚴重影響，如字體大小、線寬、數(shù)據(jù)點符號大小等。因此需要在實際使用中，反復練習，摸索出完善的數(shù)據(jù)分析和曲線繪制的操作規(guī)范，對于提高圖像質(zhì)量和操作效率有很強的指導意義。

圖7 字體格式調(diào)整后的雙縱坐標曲線

圖8 左縱坐標刻度調(diào)整截屏

圖9 坐標刻度調(diào)整后的雙縱坐標軸曲線

參考文獻：

[1] 侯文順. 高分子物理——高分子材料分析、選擇與改性[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2010.

[2] 任鑫，胡文全. 高分子材料分析技術[M]. 北京：北京大學出版社，2012.

[3] 郭永明，胡鳳萍. Origin軟件在儀器分析實驗數(shù)據(jù)處理中的應用[J]. 廣州化工，2017,45(3):98-100.

[4] 危學兵，邱昌州，劉林祥，等. 長玻纖增強ABS復合材料的動態(tài)力學性能[J]. 塑料，2014,43(3) :97-99.