高分子材料应力-应变曲线的测定

高分子材料性能测试力学性能

3.1.2 高分子经典应力－应变曲线 I
3.1 拉伸性能
(c)旳特点是硬而强。拉伸强度和弹性模量大，且有合适旳伸长率，如硬聚氯乙烯等。(d)旳特点是软而韧。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。
3.1 拉伸性能
3.1.2 高分子经典应力－应变曲线 III
(e)旳特点是硬而韧。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
塑性(Plasticity)：外力作用下，材料发生不可逆旳永久性变形而不破坏旳能力。
Mechanical properties of materials
应力
应变
Mechanical properties of materials
3.1 拉伸性能
3.1.1 应力－应变曲线
Байду номын сангаас
高分子应力-应变过程
3.1 拉伸性能
电子万能试验机
3.1 拉伸性能
3.1 拉伸性能
3.1.5 拉伸性能测试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，经过测量试样旳屈服力、破坏力和试样标距间旳伸长来求得试样旳屈服强度拉伸强度和伸长率。
3.1 拉伸性能
3.1.6 测量方法即实验环节 ①试样旳状态调节和试验环境按国家原则规定。②在试样中间平行部分做标线，示明标距。③测量试样中间平行部分旳厚度和宽度，精确到0.01mm，II型试样中间平行部分旳宽度，精确到0.05mm，测3点，取算术平均值。④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。⑤选定试验速度，进行试验。⑥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。

高分子材料性能测试实验报告

高分子材料性能测试实验报告一、实验目的本实验旨在对常见的高分子材料进行性能测试，以深入了解其物理、化学和机械性能，为材料的选择和应用提供科学依据。

二、实验材料与设备1、实验材料聚乙烯（PE）聚丙烯（PP）聚苯乙烯（PS）聚氯乙烯（PVC）2、实验设备电子万能试验机热重分析仪（TGA）差示扫描量热仪（DSC）硬度计冲击试验机三、实验原理1、拉伸性能测试高分子材料在受到拉伸力作用时，会发生形变。

通过测量材料在拉伸过程中的应力应变曲线，可以得到材料的拉伸强度、断裂伸长率等性能指标。

2、热性能测试TGA 用于测量材料在加热过程中的质量损失，从而分析材料的热稳定性和组成成分。

DSC 则可以测量材料在加热或冷却过程中的热量变化，用于研究材料的相变温度、玻璃化转变温度等。

3、硬度测试硬度是衡量材料抵抗局部变形的能力。

硬度计通过压入材料表面一定深度，测量所施加的力来确定材料的硬度值。

4、冲击性能测试冲击试验机通过施加冲击载荷，测量材料在冲击作用下的吸收能量，评估材料的抗冲击性能。

四、实验步骤1、拉伸性能测试将高分子材料制成标准哑铃状试样。

安装试样到电子万能试验机上，设置拉伸速度和测试温度。

启动试验机，记录应力应变曲线。

2、热性能测试称取一定量的高分子材料样品，放入 TGA 和 DSC 仪器的样品盘中。

设置升温程序和气氛条件，进行测试。

3、硬度测试将试样平稳放置在硬度计工作台上。

选择合适的压头和试验力，进行硬度测量。

4、冲击性能测试制备标准冲击试样。

将试样安装在冲击试验机上，进行冲击试验。

五、实验结果与分析1、拉伸性能聚乙烯（PE）：拉伸强度较低，断裂伸长率较高，表现出较好的柔韧性。

聚丙烯（PP）：拉伸强度较高，断裂伸长率适中，具有一定的刚性和韧性。

聚苯乙烯（PS）：拉伸强度较高，但断裂伸长率较低，脆性较大。

聚氯乙烯（PVC）：拉伸强度和断裂伸长率因配方不同而有所差异。

2、热性能TGA 结果显示，不同高分子材料的热分解温度和分解过程有所不同。

高分子材料力学性能

高分子材料力学性能姓名：程小林学号：5701109004 班级：高分子091 学院：材料学院研究背景：在世界范围内, 高分子材料的制品属於最年轻的材料．它不仅遍及各个工业领域, 而且已进入所有的家庭, 其产量已有超过金属材料的趋势，將是2 1世纪最活跃的材料支柱.高分子材料在我们身边随处可见。

在我们的认识中，高分子材料是以高分子化合物为基础的材料。

高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料。

今天，我想就高分子材料为主线，简单研究一下高分子材料所具有的一些方面的力学性能。

从我们以前学过的化学知识中可以知道，高分子材料其实是有机化合物, 有机化合物是碳元素的化合物．除碳原子外, 其他元素主要是氢、氧、氮等．碳原子与碳原子之间, 碳原子与其他元素的原子之间, 能形成稳定的结构．碳原子是四价, 每个一价的价键可以和一个氢原子键连接, 所以可形成为数众多的、具有不同结构的有机化合物．有机化合物的总数已接近千万种, 远远超过其他元素的化合物的总和, 而且新的有机化合物还不断地被合成出來．這样, 由於不同的特殊结构的形成, 使有机化合物具有很独特的功能．高分子中可以把某些有机物结构（又称为功能团）替换, 以改变高分子的特性．高分子具有巨大的分子量，达到至少1 万以上，或几百万至千万以上所以, 人們將其称为高分子、大分子或高聚物．高分子材料包括三大合成材料, 即塑料、合成纤维和合成橡胶研究理论：高分子材料的使用性能包括物理、化学、力学等性能。

对于用于工程中作为构件和零件的结构高分子材料，人们最关心的是它的力学性能。

力学性能也称为机械性能。

任何材料受力后都要产生变形，变形到一定程度即发生断裂。

这种在外载作用下材料所表现的变形与断裂的行为叫力学行为，它是由材料内部的物质结构决定的，是材料固有的属性。

同时, 环境如温度、介质和加载速率对于高分子材料的力学行为有很大的影响。

因此高分子材料的力学行为是外加载荷与环境因素共同作用的结果。

高分子材料应力-应变曲线的测定

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：tP bdσ=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：0 0100%t I I Iε-=⨯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）：Eσε=式中σ为应力；ε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：a点为弹性极限，σa为弹性（比例）极限强度，εa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σ＝Eε，直线斜率E称为弹性（杨氏模量）。

y点为屈服点，对应的σy和εy称为屈服强度和屈服伸长氯。

材料屈服后可在t点处断裂，σt、εt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σt的大小，可以判断材料的强与弱，而从εt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σc称重结晶强度。

高分子物理实验讲义

实验一偏光显微镜法观察聚合物球晶形态一、实验目的1. 了解偏光显微镜的基本结构和原理。

2. 掌握偏光显微镜的使用方法和目镜分度尺的标定方法。

3. 用偏光显微镜观察球晶的形态，估算聚乙烯试样球晶的大小。

二、实验原理球晶是高聚物结晶的一种最常见的特征形式。

当结晶性的高聚物从熔体冷却结晶时，在不存在应力或流动的情况下，都倾向于生成球晶。

球晶的生长过程如图1-1所示。

球晶的生长以晶核为中心，从初级晶核生长的片晶，在结晶缺陷点发生分叉，形成新的片晶，它们在生长时发生弯曲和扭转，并进一步分叉形成新的片晶，如此反复，最终形成以晶核为中心，三维向外发散的球形晶体。

实验证实，球晶中分子链垂直球晶的半径方向。

图1-1 聚乙烯球晶生长的取向(a)晶片的排列与分子链的取向(其中a、b、c轴表示单位晶胞在各方向上的取向)(b) 球晶生长(c) 长成的球晶用偏光显微镜观察球晶的结构是根据聚合物球晶具有双折射性和对称性。

当一束光线进入各向同性的均匀介质中，光速不随传播方向而改变，因此个方向都具有相同的折射率。

而对于各向异性的晶体来说，其光学性质是随方向而异的。

当光线通过它时，就会分解为振动平面互相垂直的两束光，它们的传播速度除光轴外，一般是不相等的，于是就产生两条折射率不同的光线，这种现象称之为双折射。

晶体的一切光学性质都是和双折射有关。

偏光显微镜是研究晶体形态的有效工具之一，许多重要的晶体光学研究都是在偏光镜的正交场下进行的，即起偏镜与检偏镜的振动平面相互垂直。

在正交偏光镜间可以观察到球晶的形态，大小，数目及光性符号等。

当高聚物处于熔融状态时，呈现光学各向同性，入射光自起偏镜通过熔体时，只有一束与起偏镜振动方向相同的光波，故不能通过与起偏镜成90°的检偏镜，显微镜的视野为暗场。

高聚物自熔体冷却结晶后，成为光学各向异向体，当结晶体的振动方向与上下偏光镜振动方向不一致时，视野明亮，就可以观察到晶体。

图1-2画出了一轴晶一个平行于它的光轴Z的切面。

高分子物理—聚合物的应力应变行为

高分子物理—聚合物的应力应变行为
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College of Materials Science and Engineering Liaocheng University
第三组制作
聚合物的力学性能是其受力后的响应，如形变大小、形变的可逆性及抗破损性能等
在不同条件下聚合物表现出的力学行为：
晶态聚合物“冷拉”的原因：
➢Tm以下，冷拉：拉伸成颈（球晶应
中片晶的变形）
力
➢非晶态：Tg以下冷拉，只发生分子链的取向
Y N
A
O
B D
应变
➢晶态：Tm以下，发生结晶的破坏，取向，再结晶过程，与温度、应
变速率、结晶度、结晶形态有关
结晶聚合物的应力－应变曲线
晶态聚合物的“冷拉伸”
结晶聚合物也能产生强迫高弹变形，这种形变称“冷拉伸”。结晶聚合物具有与非晶聚合物相似的拉伸应力－应变曲线，如下图。
酚醛或环氧树脂 PS, PMMA PP, PE, PC Nature rubber, PIB
二、影响聚合物拉伸行为的因素
(1) 温度
T
a: T<<Tg
脆断
b: T<Tg
屈服后断
T c: T<Tg 几十度韧断
d: Tg以上
无屈服
Example-PVC
总之，
温度升高，材料逐步变软变韧，断裂强度下降，断裂伸长率增加；
图球晶拉伸形变时内部晶片变化示意图
图片晶受拉伸形变时内部晶片发生位错、转向、定向排列、拉伸示意图
玻璃态聚合物与结晶聚合物的拉伸比较
相似之处：两种拉伸过程均经历弹性变形、屈服、发
展大形变以及应变硬化等阶段，其中大形变在室温时都不能自发回复，而加热后则产生回复，故本质上两种拉伸过程造成的大形变都是高弹形变。该现象通常称为 “冷拉”。

tpu材料应力应变曲线

tpu材料应力应变曲线
摘要：
一、TPU 材料的简介
1.TPU 的定义
2.TPU 的特点
二、TPU 材料应力应变曲线的介绍
1.应力应变曲线的定义
2.应力应变曲线的表示方法
三、TPU 材料应力应变曲线的分析
1.弹性阶段
2.塑性阶段
3.破坏阶段
四、TPU 材料应力应变曲线的应用
1.设计中的应用
2.工程中的应用
正文：
TPU（热塑性聚氨酯弹性体）材料是一种具有优异弹性和耐磨性的高分子材料，广泛应用于各种领域。

TPU 材料具有很好的机械性能、化学稳定性和耐候性，因此被广泛应用于汽车、电子、医疗和建筑等行业。

应力应变曲线是描述材料在受到外力作用下，其应力和应变之间关系的一条曲线。

对于TPU 材料，应力应变曲线是一个非常重要的参数，可以反映材
料的弹性、塑性和破坏特性。

TPU 材料的应力应变曲线主要分为三个阶段：弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段。

在弹性阶段，材料的应力和应变呈线性关系，这一阶段材料可以恢复到原来的形状。

在塑性阶段，材料的应力和应变不再呈线性关系，材料开始发生永久性形变。

在破坏阶段，材料的应力和应变迅速增加，最终导致材料的破裂。

TPU 材料应力应变曲线的应用非常广泛。

在设计过程中，通过分析应力应变曲线，可以优化材料的使用和设计，提高产品的性能和寿命。

在工程应用中，应力应变曲线可以帮助工程师了解材料的实际工作状态，为工程的安全性和稳定性提供保障。

总之，TPU 材料的应力应变曲线对于材料的设计和工程应用具有重要意义。

pa66的应力应变曲线

pa66的应力应变曲线
聚酰胺66（PA66）是一种热塑性高分子材料，其应力-应变曲
线可以在材料工程和材料科学领域中进行详细讨论。

一般来说，
PA66的应力-应变曲线可以分为几个阶段来描述其力学行为。

首先是线性弹性阶段，这个阶段是指在应变较小的范围内，材
料的应力和应变呈线性关系。

在这个阶段，PA66表现出良好的弹性
行为，即在去除加载后能够完全恢复原状。

接下来是屈服阶段，当加载继续增加时，材料的应力逐渐增加，直到达到一个最大值，这个最大值即为屈服强度。

在这个阶段，
PA66开始表现出塑性变形，应变增加的同时材料的应力开始下降。

然后是应变硬化阶段，一旦超过屈服点，材料的应力-应变曲线
开始变得非线性，材料的应力逐渐增加，同时应变也在增加。

在这
个阶段，材料的变形变得更加明显，材料的强度也逐渐增加。

最后是断裂阶段，当材料的应力达到其极限时，就会发生断裂。

在这个阶段，材料的应力急剧下降，最终导致材料的破裂。

总的来说，PA66的应力-应变曲线可以通过这些阶段来描述其
力学行为，这对于工程设计和材料选择具有重要的指导意义。

当然，具体的应力-应变曲线还会受到材料的制备工艺、添加剂等因素的影响，因此在具体应用中需要进行详细的测试和分析。

高分子材料专业实验-高分子材料性能测试

高分子材料性能测试拉伸实验实验目的①熟悉高分子材料拉伸性能测试标准条件、测试原理及其操作②了解测试条件对测定结果的影响实验原理将试样夹持在专用夹具上，对试样施加静态拉伸负荷，通过压力传感器、形变测量装置以及计算机处理，测绘出试样在拉伸变形过程中的拉伸应力～应变曲线，计算出曲线上的特征点如试样直至断裂为止所承受的最大拉伸应力（拉伸强度）、试样断裂时的拉伸应力（拉伸断裂应力）、在拉伸应力～应变曲线上屈服点处的应力（拉伸屈服应力）、应力～应变曲线偏离直线性达规定应变百分数（偏置）时的应力（偏置屈服应力）和试样断裂时标线间距离的增加量与初始标距之比（断裂伸长率。

以百分率表示）。

实验步骤①试样的状态调节和实验环境按GB2918规定进行。

②测试样件中间平行部分的宽度和厚度,精确到0.01㎜.Ⅱ型试样中间平行部分的宽度,精确至0.05㎜。

每个试样测量三点,取算数平均值。

③在试样中间平行部分做标线示明标距,此标线对测试结果不应有影响.。

④夹持试样,夹具夹持试样时,要是试样纵轴与上、下夹具中间连线相重合，并且要松紧适宜,以防止试样滑脱或断在夹具内。

⑤选定试验速度,进行实验。

⑥记录屈服时的负荷,或断裂负荷及标距间伸长。

若试验断裂在中间平行部分之外时,此试样作废,另取试样补做。

实验试样本实验采用的是PS(燕山石化666D)实验设备实验机：数字化电子万能试验机型号3010 深圳瑞格尔公司实验数据I思考题1.分析试样断裂在先的外在原因。

答：试样断裂在先的外在原因有：①试样本身存在缺陷，产生了气泡，试样内杂质的分布也不不均匀；②安装的误差，浇口位置处造成断裂.。

2.拉伸速度对测试结果有何影响？答：拉伸速度过快，冲击强度变大，断裂会较早发生；拉伸速度过慢，分子发生取向，断裂将较晚发生。

3.同样是PS材料，为什么测定的拉伸性能（强度、断裂伸长率、模量）有差异？答：因为PS材料本身品质不同，多多少少存在缺陷，各材料的内部杂质分布不均匀，材料内部有起泡等方面也就有所不同。

高分子聚合物应力——应变曲线的测定实验分析

高分子聚合物应力——应变曲线的测定实验分析越子豪【期刊名称】《《黑龙江科学》》【年(卷),期】2019(010)016【总页数】2页(P30-31)【关键词】高分子聚合物; 应力-应变曲线; 测定实验【作者】越子豪【作者单位】吉林大学化学学院长春130012【正文语种】中文【中图分类】TU528测定应力——应变曲线是经典的力学实验之一。

通过测定材料的应力——应变曲线，能够了解材料的最大相对变形和极限强度，进而为实际生产生活提供理论支持。

1 实验原理与传统的金属材料不同，高分子聚合物材料受测量环境影响较大，在某一特定温度或速度下测得的实验结果意义较小，必须在广泛的温度范围内和实验速度下进行测定才能得到具有指导意义的数据。

通常会在张力下进行应力——应变曲线的测定，要将样品条夹在夹具上，并以均匀速度进行拉伸，以测量实验样品条所受的力。

当实验样品条断裂时，其长度变化就是夹具的距离与初始距离的差。

高分子材料在刚进行拉伸时，应力与应变之间会呈现出较为严格的正比关系，即二者之间的关系满足胡克定律。

如果继续伸长，应力与应变之间的关系仍呈正相关，但不再成正比，并在某点处达到最大值。

如果材料是脆性的，一旦应变超过该点，材料就会立刻断裂。

对于韧性较好的材料而言，在超过该点后材料也不会立刻断裂，而是还能继续拉伸，但应力会有所降低[1]。

如果在最大值点前移除外加拉力，材料可以完全复原，就称其为弹性形变。

如果在最大值点后移除外加拉力，材料不能完全复原，则称其为塑性形变，该最大值点称为屈服点，继续拉伸，应力几乎保持不变。

当产生的应变达到某一点时，应力开始逐渐增大，直至样品条断裂，此时材料所处的伸长率被称为极限伸长率，相对变形被称之为最大相对变形。

少数高分子材料会由于自身特性出现2个屈服点[2]。

一般认为，屈服点前的形变是由于分子链键角的变化所引起的，移除外力后能够恢复原状。

而屈服点后的形变较为复杂，不仅包含键角变化和原子间距变化，还包含分子链段取向和分子链之间的相对滑移，移除外力后不能完全复原。

电子拉力机测定聚合物的应力-应变曲线

电子拉力机测定聚合物的应力- 应变曲线上海衡翼橡胶材料实验报告1■掌握拉伸强度的测试原理和测试方法，掌握电子拉力机的使用方法及共工作原理; 2B 了解橡胶在拉伸应力作用下的形变行为，测试橡胶的应力-应变曲线；3■通过应力-应变曲线评价材料的力学性能(初始模量、拉伸强度、断裂伸长率) 4■了解测试条件对测试结果的影响；5■熟悉高分子材料拉伸性能测试标准条件。

二.实验原理随着高分子材料的大量使用，人们迫切需要了解它的性能。

而拉伸性能是高分子聚合物材料的一种基本的力学性能指标。

拉伸试验是力学性能中一种常用的测试方法，它是在规定的试验温度、湿度和拉伸速度下，试样上沿纵向施加拉伸载荷至断裂。

在材料试验机上可以测定材料的屈服强度、断裂强度、拉伸强度、断裂伸长率。

影响高聚物实际强度的因素有：1) 化学结构。

链刚性增加的因素都有助于增加强度，极性基团过密或取代基过大，阻碍链段运动，不能实现强迫高弹形变，使材料变脆。

2) 相对分子质量。

在临界相对分子质量之前，相对分子质量增加，强度增加，越过后拉伸强度变化不大，冲击强度随相对分子质量增加而增加，没有临界值。

3) 支化和交联。

交联可以有效增强分子链间的联系，使强度提高。

分子链支化程度增加，分子间作用力小，拉伸强度降低，而冲击强度增加。

4)应力集中。

应力集中处会成为材料破坏的薄弱环节，断裂首先在此发生，严重降低材料的强度。

5)添加剂。

增塑剂、填料。

增强剂和增韧剂都可能改变材料的强度。

增塑剂使大分子间作用力减少，降低了强度。

又由于链段运动能力增强，材料的冲击强度增加。

惰性填料只降低成本，强度也随之降低，而活性填料有增强作用。

6) 结晶和取向。

结晶度增加，对提高拉伸强度、弯曲强度和弹性模量有好处。

结晶尺寸越小，强度越高。

取向使材料的强度提高几倍甚至几十倍，此外，取向后可以阻碍裂缝向纵深方向发展。

7)外力作用速度和温度。

衡翼拉伸试验中提高拉伸速度和降低温度都会使强度降低。

高分子材料典型力学性能测试实验

《高分子材料典型力学性能测试实验》实验报告学号姓名专业班级实验地点指导教师实验时间在这一实验中将选取两种典型的高分子材料力学测试实验，即拉伸实验及冲击试验作为介绍。

实验一：高分子材料拉伸实验一、实验目的（1）熟悉高分子材料拉伸性能测试标准条件、测试原理及其操作，了解测试条件对测定结果的影响。

（2）通过应力—应变曲线，判断不同高分子材料的性能特征。

二、实验原理在规定的实验温度、湿度和实验速率下，在标准试样（通常为哑铃形）的两端沿轴向施加载荷直至拉断为止。

拉伸强度定义为断裂前试样承受最大载荷与试样的宽度和厚度的乘积的比值。

实验不仅可以测得拉伸强度，同时可得到断裂伸长率和拉伸模量。

玻璃态聚合物在拉伸时典型的应力-应变曲线如下：1）弹性形变。

在Y 点之前，应力随应变正比增加，从直线斜率可以求出杨（1）拉伸强度或拉伸断裂应力或拉伸屈服应力或偏置屈服应力σtσt 按式（1）计算：（1）式中σt—抗拉伸强度或拉伸断裂应力或拉伸屈服应力或偏置屈服应力，MPa；p—最大负荷或断裂负荷或屈服负荷或偏置屈服负荷，N；b—实验宽度，mm；d—试样厚度，mm。

（2）断裂伸长率εt εt 按式（2）计算：式中εt——断裂伸长率，％；G0——试样原始标距，mm；G——试样断裂时标线间距离，mm。

（3）模量：拉伸模量通常由拉伸初始阶段的应力与应变比例按式（3）计算：E=σ/ε（3）各种不同类聚合物对应不同应力-应变曲线，主要有5 种不同类型：软而弱、硬而脆、硬而强、软而韧、硬而韧。

一般判断规则：硬与软从模量比较；强与弱从屈服应力比较；脆与韧则可从断裂伸长率或断裂功比较。

实际聚合物材料通常只是典型应力-应变曲线的一部分或者变异，而且应力-应变试验所得的数据也与温度、湿度、拉伸速度有关。

三、实验材料（1）实验原料：韧性材料（HDPE 或PP 或PBS）、脆性材料（PS 或PLA）。

（2）试样的制备方法：注塑成型。

（3）试样的形状及尺寸：Ⅰ型，如图1-1 及表1-1 所示。

高分子材料的力学行为模拟与分析

高分子材料的力学行为模拟与分析引言：高分子材料是现代工程领域中一类重要的材料，具有广泛的应用，包括塑料、橡胶、纤维等。

这些材料的力学行为研究对于材料的设计和应用具有重要意义。

为了更好地理解和预测高分子材料的力学行为，研究人员使用了力学行为模拟和分析的方法。

本文将探讨高分子材料力学行为的模拟与分析方法及其在工程领域的应用。

第一部分：高分子材料的力学行为模拟在过去的几十年里，随着计算机技术的飞速发展，高分子材料的力学行为模拟方法得到了长足的发展。

目前常用的高分子材料力学行为模拟方法包括分子动力学（MD）和有限元方法（FEM）。

1. 分子动力学模拟分子动力学模拟是一种基于原子尺度的方法，通过模拟原子间的运动和相互作用，揭示高分子材料力学行为的微观机理。

通过建立分子的势能函数，模拟力的交换以及时间步进法，可以计算出高分子材料的动力学行为。

分子动力学模拟方法在高分子材料的弹性、屈服、断裂等方面具有很好的应用效果，能够提供重要的微观信息和机理理解。

2. 有限元模拟有限元模拟是一种常用的宏观力学行为模拟方法，通过将材料划分为有限大小的单元，建立单元之间的力学关系，再通过对这些单元进行求解，得到材料的应力分布和变形情况。

有限元模拟方法在高分子材料的整体性能研究中得到广泛应用，通过调整单元的划分和边界条件，可以模拟材料在不同加载条件下的力学行为。

第二部分：高分子材料力学行为的分析高分子材料的力学行为分析是对力学行为数据进行处理和解释的过程，旨在从实验数据中提取有用的信息，如强度、刚度、延展性等。

1. 应力-应变分析应力-应变曲线是高分子材料力学行为分析的基础。

通过对应力-应变曲线的分析，可以提取出材料的弹性模量、屈服强度、断裂应变等力学特性参数。

这些参数可以进一步用于材料的性能评估和设计。

2. 破损机制分析高分子材料的破损机制研究对于材料的应用和改进具有重要意义。

通过对材料断裂面的观察和分析，可以揭示材料的断裂机制，如裂纹扩展、断裂模式等。

高分子材料应力-应变曲线的测定

化学化工学院材料化学专业实验报告实验名称：高分子材料应力-应变曲线的测定年级：10级材料化学日期: 2012-10-25姓名：学号：同组人：一、预习部分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。

1、应力—应变曲线拉伸实验是最常用的一种力学实验，由实验测定的应力应变曲线，可以得出评价材料性能的屈服强度，断裂强度和断裂伸长率等表征参数，不同的高聚物、不同的测定条件，测得的应力—应变曲线是不同的。

应力与应变之间的关系，即：Pbdσ=0100%tI IIε-=⨯Eεσ=式中σ——应力，MPa；ε——应变，％；E——弹性模量，MPa；A为屈服点，A点所对应力叫屈服应力或屈服强度。

的为断裂点，D点所对应力角断裂应力或断裂强度聚合物在温度小于Tg(非晶态) 下拉伸时，典型的应力-应变曲线(冷拉曲线)如下图曲线分以下几个部分：OA：应力与应变基本成正比(虎克弹性)。

--弹性形变屈服点B：应力极大值的转折点，即屈服应力(sy)；屈服应力是结构材料使用的最大应力。

--屈服成颈BC：出现屈服点之后，应力下降阶段--应变软化CD：细颈的发展，应力不变，应变保持一定的伸长--发展大形变DE：试样均匀拉伸，应力增大，直到材料断裂。

断裂时的应力称断裂强度( sb )，相应的应变称为断裂伸长率(eb) --应变硬化通常把屈服后产生的形变称为屈服形变，该形变在断裂前移去外力，无法复原。

但如果将试样温度升到其Tg附近，形变又可完全复原，因此它在本质上仍属高弹形变，并非粘流形变，是由高分子的链段运动所引起的。

高分子聚合物应力——应变曲线的测定实验分析

高分子聚合物应力——应变曲线的测定
实验分析
高分子聚合物应力——应变曲线是高分子聚合物材料力学性能曲线中
最重要的一种。

它反映了材料加载时的应力与应变的变化关系，可以用来
计算材料的应力——应变曲线中的曲线参数，从而确定材料的力学性能和
变形性能。

因此，本文通过高分子聚合物应力——应变曲线的实验分析，
来研究它的应力——应变特性。

实验中，主要进行的实验设备有材料试验机、载荷传感器、计算机等。

根据测试要求，我们设置材料试验机，将载荷传感器安装在试样上，通过
计算机收集悬臂梁试件在载荷过程中应力——应变变化情况。

通过实验，可以得到材料试件的应力——应变曲线。

实验中可以观察出，在低载荷阶段，材料试件应力随应变的增大而急剧增加，应力曲线处
于一种线性增长状态，这是材料的弹性变形、非线性区；在高载荷阶段，
材料的应力随应变的增大而出现下降，应力曲线出现平缓的波谷状变化，
这是材料的塑性变形和拉伸变形阶段；在拉伸变形阶段，在较大应变状态，材料试件的应力可以被稳定地保持承载能力。

由应力——应变曲线可以分析出高分子聚合物的力学性能。

一方面，
它的断裂强度可以由应力曲线的峰值分析出来。

另一方面，它的延伸率可
以由应力——应变曲线的末端分析出来。

此外，高分子聚合物的力学模量可以从应力——应变曲线的下坡度来计算。

通过以上实验分析，我们可以很好地理解高分子聚合物应力——应变曲线的变化规律，确定其力学性能，并且最终给材料的设计应用提供了依据。

高分子材料分析测试与研究方法

高分子材料分析测试与研究方法引言高分子材料是一类重要的工程材料，公认为21世纪最具潜力的材料之一。

高分子材料的性能与结构密切相关，因此对其进行分析测试与研究是非常必要的。

本文将介绍常用的高分子材料分析测试方法及其研究方法，包括物理性能测试、化学结构分析、热性能分析、力学性能测试以及相关的表征技术。

一、物理性能测试物理性能是高分子材料的基本性能之一，常用的物理性能测试包括密度测量、吸水性能测试、熔融指数测试等。

1. 密度测量密度是衡量材料物理性能的重要指标之一，可以通过比重法、浮力法或压缩气体法等方法进行测量。

其中，比重法是最常用的方法，通过称量样品质量和体积来计算密度。

2. 吸水性能测试吸水性能是衡量材料对水分的吸收能力的指标，可以通过浸泡法、浸水法或密闭测量等方法进行测试。

这些测试方法可以帮助评估材料的耐水性能及吸水后的性能变化。

3. 熔融指数测试熔融指数是衡量高分子材料熔融流动性能的指标，常用的测试方法有熔体指数法、熔体流动速率法等。

通过测量熔融材料的流动性能，可以评估材料的加工性能以及与其他材料的相溶性。

二、化学结构分析化学结构分析是研究高分子材料化学特性的重要手段，常用的化学结构分析方法包括红外光谱分析、核磁共振分析、质谱分析等。

1. 红外光谱分析红外光谱分析是研究材料化学结构的重要手段，通过研究材料在红外波段的吸收谱图，可以确定材料中的官能团、键的类型以及化学环境等信息。

2. 核磁共振分析核磁共振分析是研究材料分子结构及动力学性质的重要方法，通过测量核磁共振信号，可以获得材料中原子的化学环境、相对数量以及分子间的相互作用信息。

3. 质谱分析质谱分析是研究材料分子结构及组成的关键分析方法，通过测量不同质荷比的离子的相对丰度，可以确定材料中的化学元素、分子量以及它们的相对含量等信息。

三、热性能分析热性能是衡量材料耐热性、热膨胀性等重要性能的指标，常用的热性能分析方法包括热重分析、差示扫描量热分析等。

PP的拉伸应力-应变曲线的测定

(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。
(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。
三、仪器、设备和材料
1、材料试样
(1) 试样的类型和尺寸 ① PP试样 I型试样形状及尺寸分别见图2-1和表 1-1。
根据材料的力学性能及其应力-应变曲线特征，可将应力-应变曲线大致分为六类： (a)材料硬而脆：在较大应力作用下，材料仅发生较小的应变，在屈服点之前发生断裂，有高模量和抗张强度，但受力呈脆性断裂，冲击强度较差。
(b)材料硬而强：在较大应力作用下，材料发生较小的应变，在屈服点附近断裂，具高模量和抗张强度。
4、由于不同的高分子材料，在结构上不同，表现为应力应变曲线的状也不同。目前大致可归纳成5种类型
(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。
2、玻璃态高聚物拉伸时曲线发展的几个阶段
(1)屈服区(2)延伸区(3) 增强区
3、影响高聚物机械强度的因素
(1)大分子链的主价链，分子间力以及高分子链的柔性等，是决定高聚物机械强度的主要内在因素。
(2)混料及塑化不均, 会产生细纹、凹陷、真空泡等形式留在制品表面或内层。
(3)环境温度、湿度及拉伸速度等对机械强度有着非常重要的影响。
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3 准备好楔形拉伸夹具。若夹具已安装到试验机上，则对夹具进行检查,并根据试样的长度及夹具的间距设置好限位装置。