高分子材料应力

1、实验一高分子材料应力-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、目的要求熟悉拉力机（包括电子拉力机）的使用；测定不同拉伸速度下PE板的应力-应变曲线；掌握图解法求算聚合物材料抗张强度、断

2、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：P b t bd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： 上L X100% t I 0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）：b E 式中。为应力；为应变。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：图15-1无定形高聚物的应

3、力-应变曲线a点为弹性极限，O a为弹性（比例）极限强度， 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O =E，直线斜率E称为弹性（杨 氏模量）。y点为屈服点，对应的O 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，O 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O 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。”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O c称重 结晶强度。从宏观上看，在c点材料出现细颈

4、，随拉伸的进行，细颈不断发展，到 细颈发展完全后，应力才继续增大到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。每组试样不少于5个。一If图 15-3图8-3 II型试样四、试验条件：总长170； C：平行部分长度550.5； b：平试验速度（空载）A： 10mm/min 5mm/min；B: 50mm/ min 5mm/min；C： 100mm/min 10mm/mi

5、n 或 250mm/min 50mm/min。以 100mm/min 10mm/min 的速度试验，当相对伸长率W100时，用100mm/min 10mmn/min；相对伸长率 100 时，用 250mm/min 50mm/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。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10 %90%，但不小于试验机最大载

6、荷的4%读取，示值的误差应在1%之内） 注：电子拉力试验机按有关规定执行。六、试验步骤：实验应在一定的温度（热塑性塑料为25C2C，热固性塑料为255C）和湿 度（相对湿度为65%5%）下进行。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0.001mm。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。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。按规定速度，开动机器，进行试验。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。测定模量时，安装、调整测量变形