高分子物理第八章
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材料特性有关的真正屈服点（ 特性屈服点）；B点只是表观屈 服点。 Considère作图法：
在真～ 曲线上，从横坐标轴上 = –
1处向曲线作切线，切点就是B点。 2021/10/28
，
真应力-应变曲线
工程应力-应变曲线
20
8.1 聚合物的塑性和屈服
∵ 在 ∼ 曲线上，Y点满足 d
0
d
真(1)
d d
2021/10/28
39
8.2.1 脆性断裂和韧性断裂
• 断裂应力受温度和应变速率影响不大，屈服应力受温度和应变速 率影响很大。
• 温度↑——屈服应力↓，应变速率↑——屈服应力↑ 。 • 脆韧转变将随应变速率增加而移向高温，即在低应变速率时是韧
性的材料，高应变速率时将会发生脆性断裂。
脆化温度，脆化点
• 因测量和计算方法的差异，硬度可分为布氏、洛氏和邵
氏等几种。
2021/10/28
44
8.2.2 影响因素
• 内因（结构因素）与外因（温度和拉伸速率） 高分子材料的强度上限取决于主链化学键力和分子链间的作用力 。
1 [(1 )d真
(1 )2
d
真 ] 0
d真 真 真 d 1
(真～ 曲线对应B点位置的斜率)
从点（-1, 0）到点（ , 真）的直线斜率：
真0 ( 1)
真
1
（正是真～ 曲线上B点的斜率）
• 用Considère作图法判断能形成稳定细颈的高聚物：
从 = 0处向真～ 曲线可作两条切线。
2021/10/28
张应力
拉伸强度 拉伸模量
强度指物质抵 抗破坏的能力
弯曲力矩 压应力
抗弯强度 弯曲模量
压缩强度
硬度
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8.2.1 脆性断裂和韧性断裂
• 内在韧性——材料在断裂前能吸收大量的能量。 • 韧性变坏→脆性断裂
如何区分断 ——关键看屈服 裂形式？
屈服前断脆性断裂 屈服后断韧性断裂
2021/10/28
路（所以也称应力发白）。加热
退火会使银纹消失。
F
2021/10/28
32
8.1 聚合物的塑性和屈服
银纹的扩展
中间分子 链断裂
扩展
2021/10/28
形成裂纹
33
8.1 聚合物的塑性和屈服
微纤的缠结结构与其拉伸比相关 • 缠结点密度↑ ，Le↓，λ值↓ ，缠结链伸展较困难，不易发生
银纹化。 • 缠结点密度↓ ，Le↑，λ值↑ ，缠结链伸长长度大，容易产生
晶态聚合物的应力-应变曲线
2021/10/28
14
晶态聚合物的应力-应变曲线
2021/10/28
15
8.1 聚合物的塑性和屈服
取向聚合物的应力-应变曲线
• 在取向方向上的强度随取向程度的增加而增大，此时，分子量和 结晶度的影响较小，性能主要由取向状况所决定。高度取向时， 垂直于取向方向上材料的强度很小，容易开裂。
断裂点
形变。只有在Tg以上进行退火处理 ，方能回复。
σY屈服应力（或称屈服强度）
εY屈服应变（或称屈服伸长率）
2021/10/28
4
8.1 聚合物的塑性和屈服
• Y点之后，开始时应变增加、应力 反而有所降低，称作“应变软化” ；
• 随后，“颈缩阶段”，“细颈”沿 样品扩展；
• 最后，应力急剧增加，试样才能产
聚合物的屈服强度（Y点强度） 聚合物的杨氏模量（OA段斜率） 聚合物的 断裂强度（B点强度） 聚合物的断裂伸长率（B点伸长率） 聚合物的断裂韧性（曲线下面积）
2021/10/28
7
8.1 聚合物的塑性和屈服
• 影响应力-应变行为的外界条件
• 温度
温度升高，材料逐步变得软而韧
，断裂强度下降，断裂伸长率增
①相转变和双晶化； ②分子链的倾斜，片晶沿着分子轴方向滑移和转动； ③片晶的破裂，更大的倾斜、滑移和转动，一些分子链从结晶体 中拉出； ④破裂的分子链和被拉直的链段一道组成微丝结构。 • 沿着分子轴方向并伴有结晶偏转的片晶滑移使片晶变薄和变长。
2021/10/28
片晶由于沿分子轴的滑移而伸长变薄
13
• 抗弯强度（或称挠曲强度）：在规定试验条件下对标准 试样施加静弯曲力矩，直到试样断裂为止。
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8.2.2 聚合物的强度
• 硬度：
衡量材料表面抵抗机械压力的能力的一种指标。硬度的 大小与材料的拉伸强度和弹性模量有关，而硬度试验不 破坏材料且方法简单。有时可作为估计材料拉伸强度的 替代办法。
• 硬而脆：模量高，拉伸强度相当大，没有屈服点，断裂伸长率一 般低于2%。
– PS，PMMA，酚醛树脂
• 硬而强：高的杨氏模量，高的拉伸强度，断裂伸长率约为5%。
– 硬质PVC
• 强而韧：强度高，断裂伸长率较大。拉伸过程中产生细颈。
– 尼龙66，PC，POM
• 软而韧：模量低，屈服点低或者没有明显的屈服点，曲线有较大 弯曲部分，伸长率很大（20~1000%），断裂强度高。
2021/10/28
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8.1 聚合物的塑性和屈服
• 切应力双生互等定律 对于倾角为β=α+π/2的另一个截面
法向应力
剪切应力
对于倾角为α的截面
法向应力
剪切应力
2021/10/28
28
8.1 聚合物的塑性和屈服
• 剪切屈服是没有明显体积变化的形状扭变，一般分为扩 散剪切屈服和剪切带：
扩散剪切屈服——指在整个受力区域内发生的大范围剪 切形变。
25
8.1 聚合物的塑性和屈服
=0 =45 =90
n=0 n=0/2
n=0
s=0 s=0/2
s=0
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8.1 聚合物的塑性和屈服
抵抗外力的方式
抗张强度：抵抗拉力的作用
两
种
抗剪强度：抵抗剪力的作用
抗张强度最大 =0， n=0
抗剪强度最大 =45， s=0/2
当应力0增加时，法向应力和切向应力增大的幅度不同
生一定的应变，称作“取向硬化”
。在这阶段，成颈后的试样又被均
匀地拉伸，直至B点，材料发生断
裂
2021/10/28
5
断裂能
8.1 聚合物的塑性和屈服
曲线下面积称作断裂能：材料从开始拉伸至破坏所
吸收的能量。可反映材料的拉伸断裂韧性大小，但
不能反映材料的冲击韧性大小。
6
8.1 聚合物的塑性和屈服
• 从应力—应变曲线可以获得的被拉伸聚合物的信息
银纹化。
2021/10/28
34
8.1 聚合物的塑性和屈服
• 银纹在整个聚合物试样中的体积分数有限，因此银纹 的形变对脆性聚合物的宏观形变贡献不大。
• 银纹化可以是玻璃态聚合物断裂的先决条件，也可以 是聚合物屈服的机理。
– 应力银纹结构若不能稳定，则将发展而导致聚合物 断裂。
– 银纹可吸收塑性形变能，提高韧性。
• 材料在屈服点以后的应变软化。如果材料在某局部的应变稍稍高
于其他地方（如应力集中），则该处将局部软化，进而使塑性不
稳定性更易发展，这一过程只能被材料取向硬化所阻止。
2021/10/28
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8.1 聚合物的塑性和屈服
真应力～应变曲线：
假设拉伸形变中，dV = 0，
可将实测 ～ 换算成 真～。 真∼ 曲线上的极大值点Y是与
38
8.2.1 脆性断裂和韧性断裂
• 所加的应力体系和试样的几何形状决定试样中张应力分量和切应 力分量的相对值，影响材料的断裂形式。 – eg：流体静压力通常可使断裂由脆性变为韧性，尖锐的缺口改 变断裂方式——由韧变脆。
• 断裂形式与温度和测试速率（应变速率）有关。 – T↑，由低温的脆性形变→高温的韧性形变。应变速率的影响 与温度相反。
2021/10/28
2
8.1 聚合物的塑性和屈服
• 应力-应变曲线
2021/10/28
3
8.1 聚合物的塑性和屈服
到达屈服点时，试样截面突
• Y点以前是弹性区域，试样被均匀
然变得不均匀，出现“细
拉伸，除去应力，试样的应变可恢
屈服点颈”。
复。
• Y点以后，试样呈现塑性行为，除 去应力，应变不能恢复，留下永久
2021/10/28
11
8.1 聚合物的塑性和屈服
晶态聚合物的应力-应变曲线
• 晶态聚合物在比Tg低得多的温
冷拉
度到接近Tm的温度范围内均可
成颈。拉力除去后，只要加热
到接近Tm的温度，也能部分回 复到未拉伸的状态。
2021/10/28
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8.1 聚合物的塑性和屈服
• 晶态聚合物的拉伸成颈原因：球晶中片晶变形的结果。 • 球晶中片晶的变形大体包括：
20–21/1橡0/28胶和增塑PVC
18
8.1 聚合物的塑性和屈服
• 细颈：聚合物在塑性形变时出现均匀形变的不稳定性。
形成的原因可能有两个：
• 几何因素，材料试片尺寸在各处的微小差别。如果试样某部分有 效截面积比试样其他部分稍小，它受到的应力就比其他部分高一 点，该部分将首先达到屈服点，其有效刚性比其他部位低，继续 形变更为容易。如此循环，直到该部位发生取向硬化，从而阻止 了这一不均匀形变的发展。
加；温度下降时，材料逐步转向
硬而脆，断裂强度增加，断裂伸
长率减小。
2021/10/28
8
8.1 聚合物的塑性和屈服
流体静压力 • 随着压力↑，聚合物的模量显著↑，阻止“颈缩”发生。
这可能是由于压力减少了链段的活动性，松弛转变移向 较高的温度。 • 在给定的温度下增加压力与给定压力下降低温度具有一 定的相似效应。
61823材料的断裂与外应力和裂纹长度和乘积有关脆性聚合物62823临界应力强度kic应力强度因子k裂纹扩展阻力裂纹扩展动力临界应力强度kic临界应力强度kic应力强度因子k裂纹稳定裂纹稳定临界应力强度kic临界应力强度kic应力强度因子k裂纹扩展裂纹扩展63823非线性断裂理论弹性体的撕裂为非线性断裂过程采用广义格里菲思判据即撕裂时释放的应变能大于撕裂能时裂缝将失去稳定性
• 取向方向上，材料的模量增大。平行方向上模量比未取向时增大 很多，在垂直方向上模量与未取向时差别不大。
• 双轴取向时，在该双轴构成的平面内，性能不像单轴取向那样有
薄弱的方向。利用双轴取向，可改进材料的性能。
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• 聚合物应力应变-曲线的类型
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8.1 聚合物的塑性和屈服
• 分类：应力银纹，环境银纹，溶剂银纹
2021/10/28
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8.1 聚合物的塑性和屈服
2021/10/28
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8.1 聚合物的塑性和屈服
• 银纹方向和分子链方向
• 银纹不是空的，银纹体的密度为 本体密度的50%，折光指数低于 聚合物本体折光指数，在银纹和
本体之间的界面上将对光线产生
全反射现象，呈现银光闪闪的纹
2021/10/28
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8.1 聚合物的塑性和屈服
• 环境银纹：在加工或使用过程中，因环境介质（流体、 气体）与应力的共同作用，也会出现银纹。时常发展为 环境应力开裂。环境介质的作用，致使引发银纹所需的 应力或应变大为降低。
• 溶剂银纹：处于溶剂环境中，易产生溶剂银纹。
2021/10/28
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8.2 聚合物的断裂与强度
2021/10/28
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8.1 聚合物的塑性和屈服
剪切带的结构形态 • 韧性聚合物单向拉伸至屈
服点时，常可看到试样上 出现与拉伸方向成45°角 的剪切滑移变形带
2021/10/28
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8.1 聚合物的塑性和屈服
横截面A0, 受到的应力 0=F/A0
斜截面A
受 力
法向应力 剪切应力
2021/10/28
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8.1 聚合物的塑性和屈服
2021/10/28
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8.1 聚合物的塑性和屈服
屈服判据 • 应力一般由包括3个正应力和3个切应力的6个分量组成，不
同的应力状态又对应于不同应力分量的组合，在组合应力条 件下材料的屈服条件称为屈服判据或屈服准则。 – 最大切应力理论Trasca（单参数屈服判据） – 最大变形能理论Von Mises（单参数屈服判据） – 双参数屈服判据Coulomb
第八章 聚合物的屈服与断裂
• 在较大外力的持续作用或强大外力的短期作用下，材料将发生 大形变直至宏观破坏或断裂，对这种破坏或断裂的抵抗能力称 为强度。
• 材料断裂的方式与其形变性质有着密切的联系。 – 脆性断裂是缺陷快速扩展的结果 – 韧性断裂是屈服后的断裂 – 高分子材料的屈服实际上是材料在外力作用下产生的塑性形 变。
2021/10/28
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8.2.2 聚合物的强度
• 机械强度是材料抵抗外力破坏的能力。 • 拉伸强度
在规定的试验温度、湿度和试验速度下，在标准试样上沿 轴向施加拉伸载荷直至断裂前试样承受的最大载荷P与试 样横截面的比值
• 拉伸模量（即杨氏模量）通常由拉伸初始阶段的应力与应 变比例计算
2021/10/28
剪切带——指只发生在局部带状区域内的剪切形变。
• 剪切屈服不仅在外加剪切力作用下能够发生，而且拉伸
应力、压缩应力都能引起。
2021/10/28
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8.1 聚合物的塑性和屈服
银纹现象
• 为聚合物所特有，是聚合物在张应力作用下，于材料某 些薄弱地方出现应力集中而产生局部的塑性形变和取向 ，以至于在材料表面或内部垂直于应力方向上出现长度 为100µm、宽度为10 µm左右、厚度约为1 µm的微细凹 槽的现象。
41
8.2.2 聚合物的强度
• 施加单向压缩载荷，得到抗压强度和压缩模量。
• 理论上：虎克定律也适用于压缩的情况
压缩ห้องสมุดไป่ตู้量=拉伸模量
• 实际上：压缩模量通常稍大于拉伸模量
• 抗张强与抗压强度的相对大小则因材料的性质而异。
• 一般塑性材料善于抵抗拉力
脆性材料善于抵抗压力
2021/10/28
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8.2.2 聚合物的强度
在真～ 曲线上，从横坐标轴上 = –
1处向曲线作切线，切点就是B点。 2021/10/28
，
真应力-应变曲线
工程应力-应变曲线
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8.1 聚合物的塑性和屈服
∵ 在 ∼ 曲线上，Y点满足 d
0
d
真(1)
d d
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8.2.1 脆性断裂和韧性断裂
• 断裂应力受温度和应变速率影响不大，屈服应力受温度和应变速 率影响很大。
• 温度↑——屈服应力↓，应变速率↑——屈服应力↑ 。 • 脆韧转变将随应变速率增加而移向高温，即在低应变速率时是韧
性的材料，高应变速率时将会发生脆性断裂。
脆化温度，脆化点
• 因测量和计算方法的差异，硬度可分为布氏、洛氏和邵
氏等几种。
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8.2.2 影响因素
• 内因（结构因素）与外因（温度和拉伸速率） 高分子材料的强度上限取决于主链化学键力和分子链间的作用力 。
1 [(1 )d真
(1 )2
d
真 ] 0
d真 真 真 d 1
(真～ 曲线对应B点位置的斜率)
从点（-1, 0）到点（ , 真）的直线斜率：
真0 ( 1)
真
1
（正是真～ 曲线上B点的斜率）
• 用Considère作图法判断能形成稳定细颈的高聚物：
从 = 0处向真～ 曲线可作两条切线。
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张应力
拉伸强度 拉伸模量
强度指物质抵 抗破坏的能力
弯曲力矩 压应力
抗弯强度 弯曲模量
压缩强度
硬度
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8.2.1 脆性断裂和韧性断裂
• 内在韧性——材料在断裂前能吸收大量的能量。 • 韧性变坏→脆性断裂
如何区分断 ——关键看屈服 裂形式？
屈服前断脆性断裂 屈服后断韧性断裂
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路（所以也称应力发白）。加热
退火会使银纹消失。
F
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8.1 聚合物的塑性和屈服
银纹的扩展
中间分子 链断裂
扩展
2021/10/28
形成裂纹
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8.1 聚合物的塑性和屈服
微纤的缠结结构与其拉伸比相关 • 缠结点密度↑ ，Le↓，λ值↓ ，缠结链伸展较困难，不易发生
银纹化。 • 缠结点密度↓ ，Le↑，λ值↑ ，缠结链伸长长度大，容易产生
晶态聚合物的应力-应变曲线
2021/10/28
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晶态聚合物的应力-应变曲线
2021/10/28
15
8.1 聚合物的塑性和屈服
取向聚合物的应力-应变曲线
• 在取向方向上的强度随取向程度的增加而增大，此时，分子量和 结晶度的影响较小，性能主要由取向状况所决定。高度取向时， 垂直于取向方向上材料的强度很小，容易开裂。
断裂点
形变。只有在Tg以上进行退火处理 ，方能回复。
σY屈服应力（或称屈服强度）
εY屈服应变（或称屈服伸长率）
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8.1 聚合物的塑性和屈服
• Y点之后，开始时应变增加、应力 反而有所降低，称作“应变软化” ；
• 随后，“颈缩阶段”，“细颈”沿 样品扩展；
• 最后，应力急剧增加，试样才能产
聚合物的屈服强度（Y点强度） 聚合物的杨氏模量（OA段斜率） 聚合物的 断裂强度（B点强度） 聚合物的断裂伸长率（B点伸长率） 聚合物的断裂韧性（曲线下面积）
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8.1 聚合物的塑性和屈服
• 影响应力-应变行为的外界条件
• 温度
温度升高，材料逐步变得软而韧
，断裂强度下降，断裂伸长率增
①相转变和双晶化； ②分子链的倾斜，片晶沿着分子轴方向滑移和转动； ③片晶的破裂，更大的倾斜、滑移和转动，一些分子链从结晶体 中拉出； ④破裂的分子链和被拉直的链段一道组成微丝结构。 • 沿着分子轴方向并伴有结晶偏转的片晶滑移使片晶变薄和变长。
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片晶由于沿分子轴的滑移而伸长变薄
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• 抗弯强度（或称挠曲强度）：在规定试验条件下对标准 试样施加静弯曲力矩，直到试样断裂为止。
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8.2.2 聚合物的强度
• 硬度：
衡量材料表面抵抗机械压力的能力的一种指标。硬度的 大小与材料的拉伸强度和弹性模量有关，而硬度试验不 破坏材料且方法简单。有时可作为估计材料拉伸强度的 替代办法。
• 硬而脆：模量高，拉伸强度相当大，没有屈服点，断裂伸长率一 般低于2%。
– PS，PMMA，酚醛树脂
• 硬而强：高的杨氏模量，高的拉伸强度，断裂伸长率约为5%。
– 硬质PVC
• 强而韧：强度高，断裂伸长率较大。拉伸过程中产生细颈。
– 尼龙66，PC，POM
• 软而韧：模量低，屈服点低或者没有明显的屈服点，曲线有较大 弯曲部分，伸长率很大（20~1000%），断裂强度高。
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8.1 聚合物的塑性和屈服
• 切应力双生互等定律 对于倾角为β=α+π/2的另一个截面
法向应力
剪切应力
对于倾角为α的截面
法向应力
剪切应力
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8.1 聚合物的塑性和屈服
• 剪切屈服是没有明显体积变化的形状扭变，一般分为扩 散剪切屈服和剪切带：
扩散剪切屈服——指在整个受力区域内发生的大范围剪 切形变。
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8.1 聚合物的塑性和屈服
=0 =45 =90
n=0 n=0/2
n=0
s=0 s=0/2
s=0
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8.1 聚合物的塑性和屈服
抵抗外力的方式
抗张强度：抵抗拉力的作用
两
种
抗剪强度：抵抗剪力的作用
抗张强度最大 =0， n=0
抗剪强度最大 =45， s=0/2
当应力0增加时，法向应力和切向应力增大的幅度不同
生一定的应变，称作“取向硬化”
。在这阶段，成颈后的试样又被均
匀地拉伸，直至B点，材料发生断
裂
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断裂能
8.1 聚合物的塑性和屈服
曲线下面积称作断裂能：材料从开始拉伸至破坏所
吸收的能量。可反映材料的拉伸断裂韧性大小，但
不能反映材料的冲击韧性大小。
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8.1 聚合物的塑性和屈服
• 从应力—应变曲线可以获得的被拉伸聚合物的信息
银纹化。
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8.1 聚合物的塑性和屈服
• 银纹在整个聚合物试样中的体积分数有限，因此银纹 的形变对脆性聚合物的宏观形变贡献不大。
• 银纹化可以是玻璃态聚合物断裂的先决条件，也可以 是聚合物屈服的机理。
– 应力银纹结构若不能稳定，则将发展而导致聚合物 断裂。
– 银纹可吸收塑性形变能，提高韧性。
• 材料在屈服点以后的应变软化。如果材料在某局部的应变稍稍高
于其他地方（如应力集中），则该处将局部软化，进而使塑性不
稳定性更易发展，这一过程只能被材料取向硬化所阻止。
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8.1 聚合物的塑性和屈服
真应力～应变曲线：
假设拉伸形变中，dV = 0，
可将实测 ～ 换算成 真～。 真∼ 曲线上的极大值点Y是与
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8.2.1 脆性断裂和韧性断裂
• 所加的应力体系和试样的几何形状决定试样中张应力分量和切应 力分量的相对值，影响材料的断裂形式。 – eg：流体静压力通常可使断裂由脆性变为韧性，尖锐的缺口改 变断裂方式——由韧变脆。
• 断裂形式与温度和测试速率（应变速率）有关。 – T↑，由低温的脆性形变→高温的韧性形变。应变速率的影响 与温度相反。
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8.1 聚合物的塑性和屈服
• 应力-应变曲线
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8.1 聚合物的塑性和屈服
到达屈服点时，试样截面突
• Y点以前是弹性区域，试样被均匀
然变得不均匀，出现“细
拉伸，除去应力，试样的应变可恢
屈服点颈”。
复。
• Y点以后，试样呈现塑性行为，除 去应力，应变不能恢复，留下永久
2021/10/28
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8.1 聚合物的塑性和屈服
晶态聚合物的应力-应变曲线
• 晶态聚合物在比Tg低得多的温
冷拉
度到接近Tm的温度范围内均可
成颈。拉力除去后，只要加热
到接近Tm的温度，也能部分回 复到未拉伸的状态。
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8.1 聚合物的塑性和屈服
• 晶态聚合物的拉伸成颈原因：球晶中片晶变形的结果。 • 球晶中片晶的变形大体包括：
20–21/1橡0/28胶和增塑PVC
18
8.1 聚合物的塑性和屈服
• 细颈：聚合物在塑性形变时出现均匀形变的不稳定性。
形成的原因可能有两个：
• 几何因素，材料试片尺寸在各处的微小差别。如果试样某部分有 效截面积比试样其他部分稍小，它受到的应力就比其他部分高一 点，该部分将首先达到屈服点，其有效刚性比其他部位低，继续 形变更为容易。如此循环，直到该部位发生取向硬化，从而阻止 了这一不均匀形变的发展。
加；温度下降时，材料逐步转向
硬而脆，断裂强度增加，断裂伸
长率减小。
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8.1 聚合物的塑性和屈服
流体静压力 • 随着压力↑，聚合物的模量显著↑，阻止“颈缩”发生。
这可能是由于压力减少了链段的活动性，松弛转变移向 较高的温度。 • 在给定的温度下增加压力与给定压力下降低温度具有一 定的相似效应。
61823材料的断裂与外应力和裂纹长度和乘积有关脆性聚合物62823临界应力强度kic应力强度因子k裂纹扩展阻力裂纹扩展动力临界应力强度kic临界应力强度kic应力强度因子k裂纹稳定裂纹稳定临界应力强度kic临界应力强度kic应力强度因子k裂纹扩展裂纹扩展63823非线性断裂理论弹性体的撕裂为非线性断裂过程采用广义格里菲思判据即撕裂时释放的应变能大于撕裂能时裂缝将失去稳定性
• 取向方向上，材料的模量增大。平行方向上模量比未取向时增大 很多，在垂直方向上模量与未取向时差别不大。
• 双轴取向时，在该双轴构成的平面内，性能不像单轴取向那样有
薄弱的方向。利用双轴取向，可改进材料的性能。
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• 聚合物应力应变-曲线的类型
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8.1 聚合物的塑性和屈服
• 分类：应力银纹，环境银纹，溶剂银纹
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8.1 聚合物的塑性和屈服
• 银纹方向和分子链方向
• 银纹不是空的，银纹体的密度为 本体密度的50%，折光指数低于 聚合物本体折光指数，在银纹和
本体之间的界面上将对光线产生
全反射现象，呈现银光闪闪的纹
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8.1 聚合物的塑性和屈服
• 环境银纹：在加工或使用过程中，因环境介质（流体、 气体）与应力的共同作用，也会出现银纹。时常发展为 环境应力开裂。环境介质的作用，致使引发银纹所需的 应力或应变大为降低。
• 溶剂银纹：处于溶剂环境中，易产生溶剂银纹。
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8.2 聚合物的断裂与强度
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8.1 聚合物的塑性和屈服
剪切带的结构形态 • 韧性聚合物单向拉伸至屈
服点时，常可看到试样上 出现与拉伸方向成45°角 的剪切滑移变形带
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8.1 聚合物的塑性和屈服
横截面A0, 受到的应力 0=F/A0
斜截面A
受 力
法向应力 剪切应力
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8.1 聚合物的塑性和屈服
屈服判据 • 应力一般由包括3个正应力和3个切应力的6个分量组成，不
同的应力状态又对应于不同应力分量的组合，在组合应力条 件下材料的屈服条件称为屈服判据或屈服准则。 – 最大切应力理论Trasca（单参数屈服判据） – 最大变形能理论Von Mises（单参数屈服判据） – 双参数屈服判据Coulomb
第八章 聚合物的屈服与断裂
• 在较大外力的持续作用或强大外力的短期作用下，材料将发生 大形变直至宏观破坏或断裂，对这种破坏或断裂的抵抗能力称 为强度。
• 材料断裂的方式与其形变性质有着密切的联系。 – 脆性断裂是缺陷快速扩展的结果 – 韧性断裂是屈服后的断裂 – 高分子材料的屈服实际上是材料在外力作用下产生的塑性形 变。
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8.2.2 聚合物的强度
• 机械强度是材料抵抗外力破坏的能力。 • 拉伸强度
在规定的试验温度、湿度和试验速度下，在标准试样上沿 轴向施加拉伸载荷直至断裂前试样承受的最大载荷P与试 样横截面的比值
• 拉伸模量（即杨氏模量）通常由拉伸初始阶段的应力与应 变比例计算
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剪切带——指只发生在局部带状区域内的剪切形变。
• 剪切屈服不仅在外加剪切力作用下能够发生，而且拉伸
应力、压缩应力都能引起。
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8.1 聚合物的塑性和屈服
银纹现象
• 为聚合物所特有，是聚合物在张应力作用下，于材料某 些薄弱地方出现应力集中而产生局部的塑性形变和取向 ，以至于在材料表面或内部垂直于应力方向上出现长度 为100µm、宽度为10 µm左右、厚度约为1 µm的微细凹 槽的现象。
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8.2.2 聚合物的强度
• 施加单向压缩载荷，得到抗压强度和压缩模量。
• 理论上：虎克定律也适用于压缩的情况
压缩ห้องสมุดไป่ตู้量=拉伸模量
• 实际上：压缩模量通常稍大于拉伸模量
• 抗张强与抗压强度的相对大小则因材料的性质而异。
• 一般塑性材料善于抵抗拉力
脆性材料善于抵抗压力
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8.2.2 聚合物的强度