塑料拉伸性能测试.ppt

教学情境六高分子材料性能测试方法 6 1拉伸性能6 2弯曲性能6 3压缩性能6 4冲击性能6 5剪切性能6 6蠕变和应力相应6 7硬度6 8撕裂性能 高分子材料的力学性能 材料力学性能 Thefourtypesofstresses Mechanicalpropertiesofmaterials 强度 Strength 材料在载荷作用下抵抗塑性变形或破坏的最大能力 屈服强度 表示材料发生明显塑性变形的抗力Ps或 抗拉强度 b Pb F0断裂前单位面积上所承受的最大应力 刚度 Stiffness 外应力作用下材料抵抗弹性变形能力 弹性模量 E 韧性 Ductility 材料从塑性变形到断裂全过程中吸收能量的能力 断裂韧性 KIC 塑性 Plasticity 外力作用下 材料发生不可逆的永久性变形而不破坏的能力 Mechanicalpropertiesofmaterials 应力 应变 Mechanicalpropertiesofmaterials 一 定义拉伸强度 在拉伸试验中 试样直至断裂为止所承受的最大拉伸应力 拉伸应力 试样在计量标距范围内 单位初始横截面上承受的拉伸负荷 拉伸断裂应力 曲线上断裂时的应力 拉伸屈服应力 曲线上屈服点处的应力 断裂伸长率 试样断裂时 标线间距离的增加量与初始标距之比 弹性模量 比例极限内 材料所受应力与产生的相应应变之比 屈服点 曲线上 不随 增加的初始点 应变 材料在应力作用下 产生的尺寸变化与原始尺寸之比 6 1拉伸性能 二 应力 应变曲线 应力 应变曲线 A 脆性材料 B 具有屈服点的韧性材料 C 无屈服点的韧性材料 拉伸强度 拉伸断裂应力 拉伸屈服应力 偏置屈服应力 拉伸时的应变 断裂时的应变 屈服时的应变 偏置屈服时的应变 高分子应力 应变过程 弹性形变 开始 Y 应力随应变正比地增加 直线斜率 杨氏模量E 由高分子的键长键角变化引起的 屈服应力 应力在Y点达到极大值 这一点叫屈服点 其应力 y为屈服应力 强迫高弹形变 大形变 过了Y点应力反而降低 由于此时在大的外力帮助下 玻璃态聚合物本来被冻结的链段开始运动 高分子链的伸展提供了材料的大的形变 这种运动本质上与橡胶的高弹形变一样 只不过是在外力作用下发生的 为了与普通的高弹形变相区别 通常称为强迫高弹形变 这一阶段加热可以恢复 应变硬化继续拉伸时 由于分子链取向排列 使硬度提高 从而需要更大的力才能形变 断裂达到B点时材料断裂 断裂时的应力 b即是抗张强度 t 断裂时的应变 b又称为断裂伸长率 直至断裂 整条曲线所包围的面积S相当于断裂功 E越大 说明材料越硬 相反则越软 b或 y越大 说材料越强 相反则越弱 b或S越大 说明材料越韧 相反则越脆 高分子典型应力 应变曲线I a 的特点是软而弱 拉伸强度低 弹性模量小 且伸长率也不大 如溶胀的凝胶等 b 的特点是硬而脆 拉伸强度和弹性模量较大 断裂伸长率小 如聚苯乙烯等 c 的特点是硬而强 拉伸强度和弹性模量大 且有适当的伸长率 如硬聚氯乙烯等 d 的特点是软而韧 断裂伸长率大 拉伸强度也较高 但弹性模量低 如天然橡胶 顺丁橡胶等 高分子典型应力 应变曲线 高分子典型应力 应变曲线III e 的特点是硬而韧 弹性模量大 拉伸强度和断裂伸长率也大 如聚对苯二甲酸乙二醇酯 尼龙等 高分子材料的典型应力 应变特征 高分子材料的典型应力 应变特征 常用高分子材料的应力 应变曲线 6 1拉伸性能 三 拉伸性能测试原理及试样 参照标准 国标GB T1040 921 原理拉伸试验是对试样延期纵轴方向施加静态拉伸负荷 使其破坏 通过测量试样的屈服力 破坏力和试样标距间的伸长来求得试样的屈服强度拉伸强度和伸长率 拉伸性能 低碳钢 铝合金 铸铁 高分子材料 符合材料 2 高分子试样的制备和尺寸要求I I型试样及尺寸 图I型试样 表6 2IIII型试样尺寸要求 2 II型试样及尺寸 图II型试样 表6 2II型试样尺寸要求 2 试样的制备和尺寸要求III III型试样及尺寸 图III型试样 表6 2IIIIII型试样尺寸要求 2 试样的制备和尺寸要求IV IV型试样及尺寸 图IV型试样 表6 2IVIV型试样尺寸要求 2 试样的制备和尺寸要求V 塑料材料选择试样类型测试速度参考 A 1 50 B 2 20 C 5 20 D 10 20 E 20 10 F 50 10 G 100 10 H 200 10 I 500 10 3 测量方法即实验步骤 试样的状态调节和试验环境按国家标准规定 在试样中间平行部分做标线 示明标距 测量试样中间平行部分的厚度和宽度 精确到0 01mm II型试样中间平行部分的宽度 精确到0 05mm 测3点 取算术平均值 夹具夹持试样时 要使试样纵轴与上下夹具中心连线重合 且松紧适宜 选定试验速度 进行试验 记录屈服时负荷 或断裂负荷及标距间伸长 试样断裂在中间平行部分之外时 此试样作废 另取试样补做 数据的处理 拉伸强度或拉伸断裂应力 拉伸屈服应力 偏置屈服应力按下式计算 t F bd t 拉伸强度或拉伸断裂应力 拉伸屈服应力等 MPa F 最大负荷或断裂负荷 屈服负荷 偏置屈服负荷 N b 试样宽度 mm d 试样厚度 mm 断裂伸长率按下式计算 L L0 L0 100 断裂伸长率 L0 试样原始标距 mm L 试样断裂时标线间距离 mm 电子万能试验机 四 实验设备 摆锤式拉力试验机 五 影响拉伸性能的因素 1 成型条件 由试样自身的微观缺陷和微观不同性引起 2 温度和湿度 3 拉伸速度 塑料属于粘弹性材料 其应力松弛过程与变形速率紧密相关 需要一个时间过程 4 预处理 材料在加工过程中 由于加热和冷却的时间和速度不同