1、高分子材料的拉伸性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、測(cè)試熱塑性塑料拉伸性能。2、掌握高分子材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線的繪制。4、了解塑料抗張強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)操作。二、實(shí)驗(yàn)原理拉伸試驗(yàn)是材料最基本的一種力學(xué)性能試驗(yàn)方法，可以得到材料的各種拉伸性能，包括拉伸強(qiáng)度、彈性模量、泊松比、伸長率、應(yīng)力-應(yīng)變曲線等。拉伸試驗(yàn)是指在規(guī)定的溫度、濕度和試驗(yàn)速度下，在試樣上沿縱軸方向施加拉伸載荷使其破壞，此時(shí)材料的性能指標(biāo)如下： 1.拉伸強(qiáng)度為： (1)式中 -拉伸強(qiáng)度，MPa;P-破壞載荷（或最大載荷)，N;b-試樣寬度，cm;h-試樣厚度，cm.2.拉伸破壞(或最大載荷處)的伸長率為： (2) 式中 -試樣拉伸破壞(或最大載

2、荷處)伸長率，%; L0-破壞時(shí)標(biāo)距內(nèi)伸長量，cm;L0-測(cè)量的標(biāo)距，cm, 3.拉伸彈性模量為： (3)式中 Et-拉伸彈性模量，MPa； P荷載-變形曲線上初始直線段部分載荷量，N； L0與載荷增量對(duì)應(yīng)的標(biāo)距內(nèi)變形量，cm。4.拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線如果材料是理想彈性體，抗張應(yīng)力與抗張應(yīng)變之間的關(guān)系服從胡克定律，即： = E式中: E楊氏模量或拉伸模量；應(yīng)力；應(yīng)變 聚合物材料由干本身長鏈分子的大分子結(jié)構(gòu)持點(diǎn)，使其具有多重的運(yùn)動(dòng)單元，因此不是理想的彈性體，在外力作用下的力學(xué)行為是一個(gè)松弛過程，具有明顯的粘彈性質(zhì)。拉伸試驗(yàn)時(shí)因試驗(yàn)條件的不同，其拉伸行為有很大差別。起始時(shí)，應(yīng)力增加，應(yīng)變也增加，在A

3、點(diǎn)之前應(yīng)力與應(yīng)變成正比關(guān)系，符合胡克定律，呈理想彈性體。A點(diǎn)叫做比例極限點(diǎn)。超過A點(diǎn)后的一段，應(yīng)力增大，應(yīng)變?nèi)栽黾?，但二者不再成正比關(guān)系，比值逐漸減小；當(dāng)達(dá)到Y(jié)點(diǎn)時(shí)，其比值為零。Y點(diǎn)叫做屈服點(diǎn)。此時(shí)彈性模最近似為零，這是一個(gè)重要的材料持征點(diǎn)。對(duì)塑料來說，它是使用的極限。如果再繼續(xù)拉伸，應(yīng)力保持不變甚至還會(huì)下降，而應(yīng)變可以在一個(gè)相當(dāng)大的范圍內(nèi)增加，直至斷裂。斷裂點(diǎn)的應(yīng)力可能比屈服點(diǎn)應(yīng)力小，也可能比它大。斷裂點(diǎn)的應(yīng)力和應(yīng)變叫做斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率。高分子材料是多種多樣的，它們的應(yīng)力應(yīng)變曲線也是多樣的并且受外界條件的極大影響。材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線下的面積，表示其反抗外力時(shí)所做的功，因此根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變曲線

4、的形狀就可以大致判斷出該材料的強(qiáng)度和韌性。三、儀器裝置與原材料微機(jī)控制萬能材料試驗(yàn)機(jī) 1套游標(biāo)卡尺 1個(gè)按照標(biāo)準(zhǔn)制備啞鈴型樣條 PP，PS若干四、試驗(yàn)步驟1試驗(yàn)前的準(zhǔn)備(1)試樣制作：在拉伸試驗(yàn)中，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)脑嚇有螤詈统叽?，使其拉伸時(shí)在有效部分?jǐn)嗔?。一般都是啞鈴形試樣，主要是選擇適當(dāng)?shù)倪^渡圓弧半徑和有效寬度。在塑料拉伸試驗(yàn)國家標(biāo)準(zhǔn)方法中，對(duì)各種試樣(如壓注、壓制、澆鑄、硬板材、軟片、薄膜等)的形狀、尺寸、圓弧半徑都做了統(tǒng)一的規(guī)定，準(zhǔn)備試佯時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照尺寸加工制作。(2)試樣預(yù)處理：如前所述測(cè)試結(jié)果與溫度、濕度有密切關(guān)系，因此在測(cè)試之前除了進(jìn)行必要的后處理(如退火、淬火)之外，還需在與試驗(yàn)條件

5、相同的條件下放置一定時(shí)間，使試樣與試驗(yàn)條件的環(huán)境達(dá)到平衡。一般試樣愈硬厚。這段時(shí)間應(yīng)愈長一些，這在國家標(biāo)準(zhǔn)中都有規(guī)定。(3)拉力試驗(yàn)機(jī)的準(zhǔn)備工作：耍保證測(cè)試順利進(jìn)行利和結(jié)果準(zhǔn)確，拉力試驗(yàn)機(jī)的良好工作狀態(tài)是必不可少的。微機(jī)控制萬能材料試驗(yàn)機(jī)的準(zhǔn)備工作包括： 首先調(diào)節(jié)工作室的溫度和濕度使之符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。(本實(shí)驗(yàn)不作要求) 開啟試驗(yàn)機(jī)的總電源，預(yù)熱10分鐘。 選擇合適量程的力傳感器。把選定的傳感器放到主機(jī)頂部傳感器座上固定，用電纜把傳感與測(cè)力放大器相連，同時(shí)在傳感器上裝好夾具。 2測(cè)試步驟1）在實(shí)驗(yàn)前用游標(biāo)卡尺精確測(cè)量厚度。每根試樣測(cè)量三點(diǎn)取算術(shù)均值，并計(jì)算截面積A0，用游標(biāo)卡尺在試上對(duì)稱選取

6、l0=25mm作為標(biāo)線間距離。 2）試驗(yàn)條件：打開試驗(yàn)機(jī)拉伸軟件，選擇所需拉伸速率，本實(shí)驗(yàn)選取(mmmin)：5， 50。3）把試樣夾持在上夾具，并保持豎直。輕按下行開關(guān)，夾緊試樣下端。4）儀器負(fù)荷調(diào)零，位移調(diào)零。5) 按運(yùn)行按鈕，開始試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中，電腦程序上自動(dòng)記錄了X-Y（載荷-形變）曲線。 6) 試樣斷裂后，保存試樣數(shù)據(jù)。 7)重復(fù)步驟3-6，完成本組實(shí)驗(yàn)。3.關(guān)閉試驗(yàn)機(jī)和拉伸機(jī)，打掃衛(wèi)生，清理場(chǎng)地。五、數(shù)據(jù)處理1、由試樣的初始尺寸計(jì)算抗拉強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度；試樣有效部分長度人L0，試樣厚度d，試樣有效部分寬度b，抗拉強(qiáng)度的計(jì)算： = F / (b*d) 其中F是最大破壞載荷，由于不同材

7、料拉伸時(shí)斷裂點(diǎn)的載荷可能小于屈服點(diǎn)載荷，也可能大于屈服點(diǎn)載荷。因此計(jì)算抗拉強(qiáng)度時(shí)所指的是最大破壞載荷，不一定是斷裂點(diǎn)的載荷，而是應(yīng)力-應(yīng)變曲線上最大應(yīng)力點(diǎn)的載荷。 3斷裂伸長率 （LL0）/ L0）100其中L0試樣韌始有效長度，L是試樣斷裂時(shí)標(biāo)線間的距離。LL0 =L是試樣拉伸至斷裂時(shí)的總伸長值可以從載荷形變X-Y曲線上直接讀出。 4起始彈性模量EtEt / 式中：，分別是比例極限點(diǎn)以內(nèi)任一點(diǎn)的應(yīng)力與應(yīng)變。Et可以直接從X-Y曲線上求得。Et = (F *L0) / b*d*（LL0）4、由拉伸記錄曲線繪制應(yīng)力應(yīng)變曲線。六、思 考 題 1、高分子材料有幾種類型的應(yīng)力-應(yīng)變曲線?2、比較橡膠、塑料及纖維的應(yīng)力-應(yīng)變曲線有何不同? 3、溫度對(duì)拉伸性能什么影響？七、實(shí)驗(yàn)參考書1、何平笙、楊海洋、朱平平主編：高分子物理實(shí)驗(yàn)，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2002。 2、劉建平、鄭玉斌主編：高分子科學(xué)與材料工程實(shí)驗(yàn)，化學(xué)工