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1、聚合物材料拉伸性能聚合物材料拉伸性能第1页，本讲稿共13页聚合物材料的拉伸性能聚合物材料的拉伸性能l拉伸性能是聚合物力学性能中最重要、最基础的性能之一。拉伸性能的好坏，可以通过拉伸试验来检验。l拉伸实验是在规定的试验温度、湿度、速度条件下，对标准试样沿纵轴方向施加静态拉伸负荷，直到试样被拉断为止。通过拉伸实验可以得到试样在拉伸变形过程中的拉伸应力-应变曲线。从应力-应变曲线上可得到材料的各项拉伸性能指标值：拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、偏置屈服应力、拉伸弹性模量、断裂伸长率等。l通过拉伸试样提供的数据，可对高分子材料的拉伸性能做出评价，从而为产品质量控制，按技术要求验收或拒收产品，研究
2、、开发与工程设计及其他目的提供参考。第2页，本讲稿共13页影响塑料力学性能的因素影响塑料力学性能的因素l影响塑料力学性能的因素：1）聚合物结构和组成（如：聚合物种类，分子量及其分布，是否结晶等）2）有成型加工的影响（如：成型加工的方式及加工条件导致结晶度、取向度的变化，试样的缺陷等）；3）有测试条件的影响（如：测试温度，湿度，速度等），它们会导致实验重复性差等缺陷，所以力学性能的测试有严格的测试标准，如GB1042-92规定：环境温度为251，相对湿度为65 5%，样品的尺寸、形状均有统一规定，实验结果往往为五次以上平均。第3页，本讲稿共13页电子拉力试验机电子拉力试验机第4页，本讲稿共13页
3、定义定义l 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。l 拉伸强度：在拉伸试验中试样直到断裂为止，所承受的最大拉伸应力。l拉伸断裂应力：在拉伸应力-应变曲线上，断裂时的应力。l拉伸屈服应力：在拉伸应力-应变曲线上，屈服点处的应力。l断裂伸长率：在拉力作用下，试样断裂时，标线间距离的增加量与初始标距之比，以百分率表示。l断=(L-L0)/L0100%l式中：L0-试样标线间距离，mml L-试样断裂时标线间距离，mml弹性模量：在比例极限内，材料所受应力与产生响应的应变之比。第5页，本讲稿共13页应力应力-应变曲线应变曲线l由应力-应变的相应值彼此对应的绘成曲线，通常以应力
4、值作为纵坐标，应变值作为横坐标。应力-应变曲线一般分为两个部分：弹性变形区和塑性变形区，在弹性变形区，材料发生可完全恢复的弹性变形，应力和应变呈正比例关系。曲线中直线部分的斜率即是拉伸弹性模量值，它代表材料的刚性。弹性模量越大，刚性越好。在塑性变形区，应力和应变增加不在呈正比关系，最后出现断裂。第6页，本讲稿共13页第7页，本讲稿共13页试验方法试验方法l拉伸试验是对试样沿纵向施加静态拉伸负荷，使其破坏。通过测定试样的屈服力，破坏力和试样间标距间的伸长来求的试样的屈服强度，拉伸强度和伸长率。第8页，本讲稿共13页操作要点操作要点l在试样中间部分作标线，此标线应对测试结果没有影响。l测量试样中间
5、平行部分的宽度和厚度，每个试样测量三点，取算术平均值。l拉伸速度一般根据材料及试样类型进行选择。l夹具夹持试样时，试样纵轴与上，下夹具中心线重合，并防止试样滑脱，或断在夹具内。l试样断裂在中间平行部分之外时，应另取试样补做。第9页，本讲稿共13页三三 仪器和试样仪器和试样l拉力试验机一台l 冲片机一台；塑料片材一块l或用注塑机制得标准试样五根以上第10页，本讲稿共13页四四 实验步骤和数据处理实验步骤和数据处理l试样得制备l用哑铃形标准裁刀在冲片机上冲取塑料薄片试样，沿纵向和横向各取五条，精确测量试样细颈处的宽度和厚度，并在细颈部分划出长度标记。也可用注塑机模塑出标准测试样条。l选择试验机载荷
6、，以断裂时载荷处于刻度盘得1/34/5范围之内最合适。l选择，调整试验机的下夹具的下降速度。对于软质热塑性塑料，拉伸速度可取50mm/min,100mm/min,200mm/min,500mm/min。l将试样装在夹具上，在使用夹具时应先用固定器将上夹具固定，防止仪器刀口损坏，试样夹好后松开固定器。l按下启动按钮，电机开始运转，下夹具开始下降，指针开始指示。在此过程中，用手控制标尺上的两根划尺，使形指针随试样细颈上的两标记而动，直至试样断裂。记录指示盘读数和两划尺之间的距离。l按回行开关，将下夹具回复到原来位置，并把指示盘指针拨回零位，开始第二次试验。第11页，本讲稿共13页五五 数据的记录与处理数据的记录与处理编号12345平均L0(m)b(m)d(m)L(m)P(N)Ts(Mpa)Eb(100%)第12页，本讲稿共13页参数说明参数说明l拉伸强度：TS=Pmax/bd(Mpa)l断裂伸长率：Eb=(L-L0)/L0100%l式中：Pmax：试样拉伸时的最大载荷 Nlb：试样宽度 mld：试样厚度 mlL0：试样原始长度 mlL：试样断裂时两线间距 m第13页，本讲稿共13页