实验15 拉伸 Ok!

1、实验十五 高分子材料应力-应变曲线的测定 聚合物材料在拉力作用下的应力-应变测试是一种广泛使用的最基础的力学试验。聚合物的应力-应变曲线提供力学行为的许多重要线索及表征参数（杨氏模量、屈服应力、屈服伸长率、破坏应力、极限伸长率、断裂能等）以评价材料抵抗载荷，抵抗变形和吸收能量的性质优劣；从宽广的试验温度和试验速度范围内测得的应力-应变曲线有助于判断聚合物材料的强弱、软硬、韧脆和粗略估算聚合物所处的状况与拉伸取向、结晶过程，并为设计和应用部门选用最佳材料提供科学依据。一、目的要求1 熟悉拉力机（包括电子拉力机）的使用；2 测定不同拉伸速度下PE板的应力-应变曲线；3 掌握图解法求算聚合物材料抗张

2、强度、断裂伸长率和弹性模量；二、实验原理应力-应变试验通常实在张力下进行，即将试样等速拉伸，并同时测定试样所受的应力和形变值，直至试样断裂。应力是试样单位面积上所受到的力，可按下式计算：式中P为最大载荷、断裂负荷、屈服负荷b为试样宽度，m；d为试样厚度，m。应变是试样受力后发生的相对变形，可按下式计算：式中I0为试样原始标线距离，m；I为试样断裂时标线距离，m。应力-应变曲线是从曲线的初始直线部分，按下式计算弹性模量E（MPa，N/m2）：式中为应力；为应变。O图15-1 无定形高聚物的应力-应变曲线在等速拉伸时，无定形高聚物的典型应力-应变曲线见图15-1：a点为弹性极限，a为弹性（比例）极

3、限强度，a为弹性极限伸长率。由0到a点为一直线，应力-应变关系遵循虎克定律E，直线斜率E称为弹性（杨氏模量）。y点为屈服点，对应的y和y称为屈服强度和屈服伸长氯。材料屈服后可在t点处断裂，t、t为材料的断裂强度、断裂伸长率。（材料的断裂强度可大于或小于屈服强度，视不同材料而定）从t的大小，可以判断材料的强与弱，而从t的大小（从曲线面积的大小）可以判断材料的脆与韧。O图15-2 晶态高聚物的应力-应变曲线晶态高聚物材料的应力-应变曲线：在c点以后出现微晶的取向和熔解，然后沿力场方向重排或重结晶，故c称重结晶强度。从宏观上看，在c点材料出现细颈，随拉伸的进行，细颈不断发展，到细颈发展完全后，应力才

4、继续增大到t点断裂。由于高聚物材料的力学试验受环境湿度和拉伸速度的影响，因此必须在广泛的温度和速度范围内进行。工程上，一般是在规定的湿度、速度下进行，以便比较。三、试样要求1试样制备和外观检查。制成如图15-3所示的哑铃形的样条，试样表面应光滑、平整，不应有气泡、杂质、机械损伤等。图15-32每组试样不少于5个。四、试验条件：1试验速度（空载）A：10mm/min5mm/min；B：50mm/ min5mm/min；C：100mm/min10mm/min或250mm/min50mm/min。以100mm/min10mm/min的速度试验，当相对伸长率100时，用100mm/min10mmn/m

5、in；相对伸长率100时，用250mm/min50mm/min。（1）热固性塑料、硬质热塑性塑料：用A速度。（2）伸长率较大的硬质热塑性塑料和半硬质热塑性塑料（如尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等）：用B速度。（3）软板、片、薄膜：用C速度。2测定模量时，速度为l mm/min5 mm/min，测变形准确至0.01 mm。五、试验设备： 拉伸试验机或电子拉伸试验机（试验机示值应从每级表盘满刻度的1090，但不小于试验机最大载荷的4读取，示值的误差应在l之内）注：电子拉力试验机按有关规定执行。六、试验步骤：l实验应在一定的温度（热塑性塑料为25±2，热固性塑料为25±5）和湿度（相对湿度为65±5）下进行。2测量模塑试样和板材试样的宽度和厚度准确至0.05mm；片材厚度准确至0.01mm；薄膜厚度准确至0.00lmm。每个试样在标距内测量三点，取算术平均值。3测伸长时，应在试样平行部分作标线，此标线对测试结果不应有影响。4夹具夹持试样时，要使试样纵轴与上、下夹具中心连线相重合。并且要松紧适宜，以防止试样滑脱和断在夹具内为度。夹持薄膜要求夹具内垫橡胶之类的弹性材料。5按规定速度，开动机器，进行试验。6试样断裂后，读取屈服时的负荷。若试样断裂在标线之外的部位时，此试样作废，另取试样补作。7测定模量时，安装、调整测量变形仪器，施加负荷，记录负