1、八_聚合物的拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線,目的和要求,1、熟悉高分子材料拉伸性能測試標(biāo)準(zhǔn)條件、測試原理及其操作。 2、了解測試條件對(duì)測定結(jié)果的影響。 3、測定聚丙烯等材料的屈服強(qiáng)度，斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率，并理解應(yīng)力應(yīng)變曲線的意義； 4、掌握高聚物的靜載拉伸實(shí)驗(yàn)方法。,實(shí)驗(yàn)原理,1、應(yīng)力應(yīng)變曲線 拉伸實(shí)驗(yàn)是最常用的一種力學(xué)實(shí)驗(yàn)，由實(shí)驗(yàn)測定的應(yīng)力應(yīng)變曲線，可以得出評(píng)價(jià)材料性能的屈服強(qiáng)度，斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率等表征參數(shù)，不同的高聚物、不同的測定條件，測得的應(yīng)力應(yīng)變曲線是不同的。,應(yīng)力與應(yīng)變之間服從虎克定律，即： 式中應(yīng)力，MPa； 應(yīng)變，； E彈性模量，MPa； A為屈服點(diǎn)，A點(diǎn)所對(duì)應(yīng)力叫屈服應(yīng)力或屈服強(qiáng)度。,

2、2、玻璃態(tài)高聚物拉伸時(shí)曲線發(fā)展的幾個(gè)階 段 (1)屈服區(qū)(2)延伸區(qū)(3) 增強(qiáng)區(qū) 3、影響高聚物機(jī)械強(qiáng)度的因素 (1)大分子鏈的主價(jià)鏈，分子間力以及高 分子鏈的柔性等，是決定高聚物機(jī)械強(qiáng)度的主要內(nèi)在因素。 (2)混料及塑化不均, 會(huì)產(chǎn)生細(xì)紋、凹陷、真空泡等形式留在制品表面或內(nèi)層。 (3)環(huán)境溫度、濕度及拉伸速度等對(duì)機(jī)械強(qiáng)度有著非常重要的影響 。,4、由于不同的高分子材料，在結(jié)構(gòu)上不同，表現(xiàn)為應(yīng)力-應(yīng)變曲線的形狀也不同。目前大致可歸納成5種類型,(a)的特點(diǎn)是軟而弱。拉伸強(qiáng)度低，彈性模量小，且伸長率也不大，如溶脹的凝膠等。 (b)的特點(diǎn)是硬而脆。拉伸強(qiáng)度和彈性模量較大，斷裂伸長率小，如聚苯乙烯

3、等。,(c)的特點(diǎn)是硬而強(qiáng)。拉伸強(qiáng)度和彈性模量大，且有適當(dāng)?shù)纳扉L率，如硬聚氯乙烯等。 (d)的特點(diǎn)是軟而韌。斷裂伸長率大，拉伸強(qiáng)度也較高，但彈性模量低，如天然橡膠、順丁橡膠等。 (e)的特點(diǎn)是硬而韌。彈性模量大、拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率也大，如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、尼龍等。,儀器、設(shè)備和材料,1、 材料試樣 (1) 試樣的類型和尺寸 I型試樣 I型試樣形狀及尺寸分別見圖2-1和表1-1。 圖2-1 I型試樣,表 1-1 I型試樣尺寸(mm), II型試樣 II型試樣形狀及尺寸分別見圖2-2和表1-2。 圖2-2 II型試樣 表1-2 II型試樣尺寸, III型試樣形狀及尺寸分別見圖2-3和表1-3

4、。 圖2-3 III型試樣 表1-3 III型試樣尺寸(mm), IV型試樣形狀及以下分別見圖2-4和表1-4。 圖2-4 IV型試樣 表1-4 IV型試樣尺寸(mm),(2)試樣類型的選擇 不同的材料由于尺寸效應(yīng)不同，故應(yīng)盡量減少缺陷和結(jié)構(gòu)不均勻性對(duì)測定結(jié)果的影響，按表2選用國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的拉伸試樣類型以及相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)速度。 III型僅用于測定拉伸強(qiáng)度,(3) 試樣的制備及要求 試樣制備和外觀檢查，按GB 1039規(guī)定進(jìn)行。 試樣厚度除表中規(guī)定外，板材厚度dl0mm時(shí)，可用原厚為試樣厚度；當(dāng)厚度d10mm時(shí)，應(yīng)從兩面等量機(jī)械加工至10mm，或按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定加工。 每組試樣不少于5個(gè)，對(duì)各向異性的

5、板材應(yīng)分別從平行與主軸和垂直與主軸的方向各取一組試樣。,2、儀器、設(shè)備 實(shí)驗(yàn)設(shè)備為CMT微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī),實(shí)驗(yàn)步驟,1 按以下順序開機(jī)：試驗(yàn)機(jī)打印機(jī)計(jì)算機(jī)。每次開機(jī)后，最好要預(yù)熱10分鐘，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，再進(jìn)行試驗(yàn)工作。 2 雙擊電腦桌面圖標(biāo) ，進(jìn)入試驗(yàn)軟件，選擇好聯(lián)機(jī)的用戶名和密碼 選擇對(duì)應(yīng)的傳感器（本實(shí)驗(yàn)為1號(hào)傳感器）后擊 。,3 準(zhǔn)備好楔形拉伸夾具。若夾具已安裝到試驗(yàn)機(jī)上，則對(duì)夾具進(jìn)行檢查,并根據(jù)試樣的長度及夾具的間距設(shè)置好限位裝置。 4 點(diǎn)擊新試驗(yàn)，選擇相應(yīng)的塑料拉伸試驗(yàn)方案(試驗(yàn)方案的設(shè)置參照軟件說明書)，輸入試樣的原始用戶參數(shù)如尺寸等，如下所示。多根試樣直接按回車鍵生成新記錄。

6、,5 分別將上、下夾具裝到試驗(yàn)機(jī)的上、下接頭上，插上插銷，旋緊鎖緊螺母。先搬動(dòng)上夾具的上搬把，使鉗口張開適當(dāng)?shù)膶挾龋笥谒b試樣的厚度即可；將試樣一端放入上夾具鉗口之間，并使試樣位于鉗口的中央，松開上搬把，將試樣上端夾緊。在夾好試樣一端后，力值清零（點(diǎn)擊力窗口的 按鈕）再夾另一端。 6 將大變形的上下夾頭夾在試樣的中部，并保證上下夾頭之間的頂桿接觸，以保證試樣原始標(biāo)距的正確。本實(shí)驗(yàn)頂桿的間距設(shè)置為50mm。 7 點(diǎn)擊 ，開始自動(dòng)試驗(yàn)。試驗(yàn)自動(dòng)結(jié)束后，軟件顯示試驗(yàn)結(jié)果，包括試樣的拉伸斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長率和彈性模量等結(jié)果參數(shù)。,8 重復(fù)上述5-6步驟做完5個(gè)試樣后，試驗(yàn)完成。點(diǎn)擊 ,打印試驗(yàn)報(bào)告。

7、 9 關(guān)閉試驗(yàn)窗口及軟件。關(guān)機(jī)順序：試驗(yàn)軟件試驗(yàn)機(jī)打印機(jī)計(jì)算機(jī)。,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與處理,1.拉伸強(qiáng)度或拉伸斷裂應(yīng)力或拉伸屈服應(yīng)力或偏置屈服應(yīng)力。,拉伸強(qiáng)度；拉伸時(shí)的應(yīng)變；拉伸斷裂應(yīng)力；斷裂時(shí)的應(yīng)變； 拉伸屈服應(yīng)力；屈服時(shí)的應(yīng)變； 偏置屈服應(yīng)力；偏置屈服時(shí)的應(yīng)變X； A脆性材料；B具有屈服點(diǎn)的韌性材料；C無屈服點(diǎn)的韌性材料,圖3-1 拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線,按式(1-1)計(jì)算： （1-1） 式中 抗拉伸強(qiáng)度或拉伸斷裂應(yīng)力或拉伸屈服應(yīng)力或偏置屈服應(yīng)力，MPa； P 最大負(fù)荷或斷裂負(fù)荷或屈服負(fù)荷或偏置屈服負(fù)荷，N； b 試樣寬度，mm； d 試樣厚度，mm。 各應(yīng)力值在拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線上的位置見圖3-1。,2、斷裂伸長率 按式(1-2)計(jì)算： （1-2） 式中 斷裂伸長率，； Go 試樣原始標(biāo)距，mm； G 試樣斷裂時(shí)標(biāo)線間距離，mm。 3、標(biāo)準(zhǔn)偏差值S S按式(1-3)計(jì)算： （1-3） 式中 S 標(biāo)準(zhǔn)偏差值， 單個(gè)測定值， 一組測定值的算數(shù)平均值： n 一測定個(gè)數(shù) 4、計(jì)算結(jié)果以