实验四 聚合物材料力学性能的测试
第四篇 聚合物材料的动态力学分析DMTA
（1）扭摆法
由振幅A可求得对数减量Δ ：
ln A1 ln A2 ln A2 ln A3 ...... ln A A1 A ln 2 ..... ln n A2 A3 An1
式中：A1、A2、A3……An、An+1分别为个相应振幅的宽 度。 剪切模量G’由曲线求得，与1/P2成正比； 损耗模量G”和内耗角正切tgδ计算：
E" tg E'
—损耗因子
2、聚合物力学性质与温度、频率、时间的关系
聚合物的性质与温度有关，与施加于材料上外力 作用的时间有关，与外力作用的频率有关。 为了了解聚合物的动态力学性能，我们有必要进 行宽广的温度范围对性能的测定，简称温度谱； 在宽广的频率范围内进行测定，简称频率谱。
动态力学曲线
动态力学曲线
频率谱—在恒温、恒应力下，测量 动态模量及损耗随频率变化的试验 ，用于研究材料力学性能与速率的 依赖性。图14-4是典型非晶态聚合 物频率谱图。 当外力作用频率ω» 链段运动最可 几频率ω0时，E’很高，E”和tanδ 都很小；当ω« ω0时，材料表现出 理想的高弹态，E’很小，E”和 tanδ都很小；当ω=ω0时链段运 动有不自由到自由，即玻璃化转变 ，此时E’急剧变化，E”和tanδ都 达到峰值。
图14-4 lgE’、lgE”和tanδ对lgω关系
通过测定聚合物的DMA谱图，可以了解到材料在 外力作用下动态模量和阻尼随温度和频率变化的 情况，所测的动力学参数有效地反映了材料分子 运动的变化，而分子运动是与聚合物的结构和宏 观性能紧密联系在一起的，所以动态力学分析把 了解到的分子运动作为桥梁，进而达到掌握材料 的结构与性能的关系。
（二）强迫共振法
指强迫试样在一定频率范围内的恒幅力作用下发生振 动，测定共振曲线，从共振曲线上的共振频率与共振 峰宽度得到储能模量与损耗因子的方法。 A 共振峰宽度：共振曲线上 2 处所对应的两个频率之 差 f r f2 f1；有时也取最大振幅的一半时两频率之 差。 2 f 或 f 储能模量正比于 r r ( fr为共振频率) ； tan f r f r 损耗因子： A
材料力学性能检测方法
材料被剪切时承受的最大剪切应力。表征材料 的抗剪能力。
通用的测试方法
1
样本制备
样本的制备要求标准化，以确保测试结果的可靠性。
2
测试装置
测试装置需要根据被测试样本的类型和测试方法来选择。
3
测试数据采集
利用传感器或者图像记录仪等设备采集过程数据。
拉伸测试
步骤
应用
拉伸机器上滑块牢固地固定样本 的一端，而另一端则固定于移动 的夹头上。拉伸机慢慢施加拉力， 同时采集被拉伸样本的数据。
弯曲测试
步骤
悬臂梁实验是评估材料弯曲性 能的一种标准化测试方法，它 通常具有固定的距离，其中一 个端口支持弯曲材料，而另一 个端口可以逐渐增加负载。
应用
弯曲测试常用于评估钢筋或梁 的承载力量。
结果分析
从实验结果可以获得最大负荷、 位移等信息。
剪切测试
1
步骤
样品以一定角度来进行剪切。通过测量剪切前后的变形，可以计算出材料的剪切 模量和剪切强度。
测试结果分析及实例
数据分析
通过统计数据和对测试结果进行图表分析，可以看 出材料力学性能的相关趋势。
测试实例
比较不同种类的钢筋的拉伸强度，可帮助工程师选 择最合适的钢筋来保证工程的质量。 Nhomakorabea2
应用
剪切测试可用于测试塑料、橡胶、各种金属、玻璃和地板等材料的质量。
3
结果分析
测量结果可以提供材料的剪切模量，这是其应用于工程中的重要参数。
其他测试方法
冲击测试
测量物体的抗冲击能力，通常用 于测试金属和聚合物等材料。
硬度测试
测量材料的抗压强度，通常用于 测试金属材料的硬度。
疲劳测试
测量材料在反复应力下的寿命， 通常用于评估材料的耐用性。
聚合物动态力学性能的测定.
实验7 聚合物动态力学性能的测定聚合物材料，如塑料、橡胶、纤维及其复合材料等都具有粘弹性，用动态力学的方法研究聚合物材料的粘弹性，已证明是一种非常有效的方法。
材料的动态力学行为是指材料在振动条件下，即在交变应力（或交变应变）作用下作出的力学响应。
测定材料在一定温度范围内的动态力学性能的变化即为动态力学分析（dynamic mechanical thermal analysis, DMTA ）一、二、实验目的了解动态力学分析的测量原理及仪器结构。
了解影响动态力学分析实验结果的因素，正确选择实验条件。
掌握动态力学分析的试样制备及测试步骤。
掌握动态力学分析在聚合物分析中的应用。
实验原理聚合物的粘弹性是指聚合物既有粘性又有弹性的性质，实质是聚合物的力学松弛行为。
研究聚合物的粘弹性常采用正弦的交变应力，使试样产生的应变也以正弦方式随时间变化。
这种周期性的外力引起试样周期性的形变，其中一部分所做功以位能形式贮存在试样中，没有损耗，而另一部分所做功，在形变时以热的形式消耗掉。
应变始终落后应力一个相位，以拉伸为例，当试样受到交变的拉伸应力作用时，其交变应力和应变随时间的变化关系如下： 应力 )sin(0δϖσσ+=t (7-1))900(0<<δ应变t ϖεεsin 0= (7-2) 式中0σ和0ε为应力和形变的振幅；ω是角频率；δ是应变相位角。
式（7-1）和式（7-2）说明应力变化要比应变领先一个相位差δ，见图7.1。
图7.1 应力应变和时间的关系将式（7-1）展开为：δϖσδωσσsin cos cos sin 00t t += (7-3)即认为应力由两部分组成，一部分)cos sin (δϖσt 与应变同相位，另一部分)sin cos (0δϖσt 与应变相差2/π。
根据模量的定义可以得到两种不同意义的模量，定义'E 为同相位的应力和应变的比值，而''E 为相位差2/π的应力和应变的振幅的比值，即t E t E ϖεωεσcos ''sin '00+= （7-4）此时模量是一个复数，叫复数模量*E 。
聚合物复合材料力学性能研究报告
聚合物复合材料力学性能研究报告摘要：本研究报告旨在探讨聚合物复合材料的力学性能。
通过实验研究和数值模拟方法，我们对聚合物复合材料的强度、刚度、断裂韧性以及疲劳性能进行了全面分析。
研究结果表明，聚合物复合材料在力学性能方面具有优异的表现，但也存在一些局限性。
本报告提供了对聚合物复合材料力学性能的深入理解，为材料设计和应用提供了重要参考。
1. 引言聚合物复合材料是由聚合物基体和增强剂组成的复合材料，具有轻质、高强度和良好的耐腐蚀性等优点。
随着科技的发展，聚合物复合材料在航空航天、汽车工业、建筑和体育器材等领域得到广泛应用。
为了更好地利用聚合物复合材料的优势，深入研究其力学性能至关重要。
2. 实验方法本研究采用了标准的拉伸、弯曲和压缩试验来评估聚合物复合材料的力学性能。
我们选择了几种常见的聚合物基体和增强剂进行实验，包括碳纤维、玻璃纤维和纳米填料等。
通过测量材料的应力-应变曲线，我们可以获得材料的强度、刚度和断裂韧性等参数。
3. 结果与讨论实验结果表明，聚合物复合材料具有较高的强度和刚度。
增强剂的加入可以显著提高材料的力学性能。
碳纤维增强聚合物复合材料在强度和刚度方面表现出色，适用于要求高强度和刚度的应用。
玻璃纤维增强聚合物复合材料具有较好的韧性和耐冲击性，适用于需要抗冲击性能的应用。
纳米填料的加入可以改善聚合物复合材料的疲劳性能，延长其使用寿命。
4. 数值模拟为了更全面地了解聚合物复合材料的力学性能，我们采用数值模拟方法对其进行了研究。
通过有限元分析，我们可以模拟材料在不同载荷下的应力分布和变形情况。
数值模拟结果与实验结果相吻合，验证了实验的准确性。
5. 局限性与展望尽管聚合物复合材料具有许多优点，但也存在一些局限性。
例如，聚合物基体材料在高温环境下容易软化，导致力学性能下降。
此外，复合材料的制造成本较高，限制了其广泛应用。
未来的研究可以重点关注这些问题，并寻找解决方案，进一步提高聚合物复合材料的力学性能。
聚合物材料中的流变性能测试分析
聚合物材料中的流变性能测试分析在聚合物材料的开发、制造和应用过程中，流变性能测试是一个重要的环节，其能够有效地评估材料的变形行为、力学性能以及应用性能。
因此，了解聚合物材料中的流变性能及其测试分析方法，对于提高聚合物材料的应用性能、推动聚合物材料的研究和应用具有重要的意义。
一、聚合物材料的流变性能聚合物材料是指一类具有高分子结构的材料，其分子量通常高于10万，这种材料的性能是由其分子结构决定的。
在应用场合中，聚合物材料的性能会随着其形状、尺寸和应力状态的变化而发生变化。
因此，聚合物材料的流变性能对于其应用性能的评估和控制具有重要的作用。
聚合物材料的流变性能包括了黏弹性、塑性和蠕变等性质。
黏弹性是指聚合物材料在受到一定应力时的变形能力，即材料随时间的变形量。
塑性是指聚合物材料在受到应力时，随着应力的增加发生的可塑性变形。
蠕变是指聚合物材料在受到恒定应力时，材料随时间的收缩变形。
二、聚合物材料的流变性能测试聚合物材料的流变性能测试是利用流变仪对聚合物材料进行测试，主要包括剪切模量、黏性、塑性和流量指数等参数的测试。
其测试过程是将样品装入流变仪的测量室中，然后通过引入规定的变形应力，来测定聚合物材料在规定的应力范围和频率下的流变性能。
流变仪是一种专门用于测量材料流变性质的仪器。
其主要原理是利用试样在测量室中应变或位移的变化来计算材料在不同应力下的黏弹性、塑性、蠕变等性质。
流变仪可以通过调节控制板的参数，来控制样品的速度、应力、频率和温度等参数，从而实现对材料流变性质的测试和分析。
三、聚合物材料流变性能测试分析1.剪切模量测试分析剪切模量是衡量材料刚度和变形能力的重要参数。
聚合物材料的剪切模量随着应力的增加而增加，因此，其在应用过程中往往需要具有一定的刚度和力学性能。
流变仪可以通过调节控制板的参数，来测定样品在不同应力下的剪切模量。
2.黏性测试分析黏性是衡量材料流体性质的重要参数。
聚合物材料的黏性随着应力的增加而减小，因此其应用过程中不易出现黏滞和流动离散等情况。
刚性聚合物基复合材料的力学性能研究
刚性聚合物基复合材料的力学性能研究引言：刚性聚合物基复合材料是一种具有优异性能的材料，由聚合物基体和填充剂组成。
其独特的力学性能与其结构和组成有着密切关系。
本文将探讨刚性聚合物基复合材料的力学性能研究，包括力学性能测试方法、材料组成对力学性能的影响等。
力学性能测试方法：刚性聚合物基复合材料的力学性能测试是评估其性能的重要手段之一。
常用的力学性能测试方法包括拉伸测试、压缩测试、弯曲测试等。
拉伸测试用于评估材料的拉伸强度和延展性，压缩测试用于评估材料的抗压强度，而弯曲测试则用于评估材料的刚度和韧性。
这些测试方法的结果可以提供材料的力学性能参数，如弹性模量、断裂应力等。
材料组成对力学性能的影响：刚性聚合物基复合材料的力学性能受到材料组成的影响。
首先，填充剂的类型和含量是决定复合材料力学性能的重要因素之一。
常见的填充剂包括纤维素、碳纤维、玻璃纤维等。
纤维素填充剂具有高强度和高刚度，可以提高复合材料的拉伸和弯曲性能。
其次，基体树脂的选择也会影响力学性能。
不同的树脂具有不同的硬度和韧性，进而影响复合材料的强度和延展性。
力学性能与应用：刚性聚合物基复合材料的力学性能决定了其在不同领域的应用。
例如，在航空航天领域，复合材料广泛应用于飞机结构中，如机翼、机身等。
其高强度和轻质特性使得飞机具有更好的性能和燃油经济性。
在汽车工业中，复合材料可以用于制造车身结构，提高汽车的安全性和燃油经济性。
此外，在建筑领域，复合材料可以用于加固混凝土结构，提高抗震性能。
未来发展方向：刚性聚合物基复合材料的力学性能研究还有许多未被充分探索的领域。
首先，随着纳米技术的快速发展，可以通过纳米填充剂改善复合材料的力学性能。
其次，新型基体树脂的研发也是一个重要的方向，通过优化树脂的力学性能，可以进一步提高复合材料的整体性能。
此外，开发更加精确和可靠的力学性能测试方法也是未来的研究方向之一，以更好地评估复合材料的性能并指导实际应用。
结论：刚性聚合物基复合材料的力学性能研究是一个重要的领域，具有广泛的应用前景。
聚合物材料的力学性能研究
聚合物材料的力学性能研究一、引言聚合物材料因其优异的物理性质和低成本的生产工艺在工业中被广泛使用，然而聚合物材料的力学性能成为了影响其应用范围的一个关键因素。
在工程应用中，聚合物材料必须具备一定的力学性能，例如强度、韧性、刚度等。
因此，研究聚合物材料的力学性能具有极其重要的意义。
本文将分别从强度、韧性和刚度三个方面探讨聚合物材料的力学性能研究。
二、聚合物材料的强度研究强度是指受力材料最大承受力的能力。
在聚合物材料中，强度受到化学结构、晶化程度和制备工艺等因素的影响。
其中，聚合物的化学结构对其强度性能的影响最大，因为它决定了聚合物的分子量、分子量分布和化学键的类型和数量。
此外，影响聚合物材料的强度还包括晶化程度和制备工艺等因素。
研究表明，化学结构和分子量是影响聚合物材料强度的最主要因素。
其中，分子量的大小和分子量分布的宽窄对聚合物材料的强度影响极大。
较高的分子量和较窄的分子量分布可以提高聚合物材料的强度。
而分子量过高或分子量分布过窄会导致聚合物材料的加工难度增加，从而影响其生产工艺。
此外，化学结构的差异也会对聚合物材料的强度产生不同的影响。
例如在聚乙烯和聚丙烯等同属于烯烃类聚合物材料中，不饱和度的增加会降低其强度，而在芳香族聚合物材料中，饱和度的增加反而会降低其强度。
三、聚合物材料的韧性研究韧性是指材料在受冲击载荷时形变和吸收能量的能力。
聚合物材料的韧性受到其结晶度、分子量和分子量分布等因素的影响。
研究表明，增加聚合物材料的结晶度可以提高其韧性。
这是由于高结晶度会使聚合物分子之间的相互作用变强，从而增加聚合物材料的强度和韧性。
分子量和分子量分布的影响也与强度类似，即分子量和分子量分布的增加可以提高聚合物材料的韧性，但过高的分子量和过窄的分子量分布会影响材料的加工和生产。
此外，制备工艺也对聚合物材料的韧性产生影响。
例如，在高速注塑成型中，熔融聚合物材料受到剪切力的作用，从而影响其晶化程度和结晶形态，进而影响聚合物材料的韧性。
聚合物动态力学性能测定
实验7 聚合物动态力学性能的测定聚合物材料，如塑料、橡胶、纤维及其复合材料等都具有粘弹性，用动态力学的方法研究聚合物材料的粘弹性，已证明是一种非常有效的方法。
材料的动态力学行为是指材料在振动条件下，即在交变应力（或交变应变）作用下作出的力学响应。
测定材料在一定温度范围内的动态力学性能的变化即为动态力学分析（dynamic mechanical thermal analysis, DMTA ）一、二、实验目的了解动态力学分析的测量原理及仪器结构。
了解影响动态力学分析实验结果的因素，正确选择实验条件。
掌握动态力学分析的试样制备及测试步骤。
掌握动态力学分析在聚合物分析中的应用。
实验原理聚合物的粘弹性是指聚合物既有粘性又有弹性的性质，实质是聚合物的力学松弛行为。
研究聚合物的粘弹性常采用正弦的交变应力，使试样产生的应变也以正弦方式随时间变化。
这种周期性的外力引起试样周期性的形变，其中一部分所做功以位能形式贮存在试样中，没有损耗，而另一部分所做功，在形变时以热的形式消耗掉。
应变始终落后应力一个相位，以拉伸为例，当试样受到交变的拉伸应力作用时，其交变应力和应变随时间的变化关系如下： 应力 )sin(0δϖσσ+=t (7-1))900(0<<δ应变t ϖεεsin 0= (7-2) 式中0σ和0ε为应力和形变的振幅；ω是角频率；δ是应变相位角。
式（7-1）和式（7-2）说明应力变化要比应变领先一个相位差δ，见图7.1。
图7.1 应力应变和时间的关系将式（7-1）展开为：δϖσδωσσsin cos cos sin 00t t += (7-3)即认为应力由两部分组成，一部分)cos sin (δϖσt 与应变同相位，另一部分)sin cos (0δϖσt 与应变相差2/π。
根据模量的定义可以得到两种不同意义的模量，定义'E 为同相位的应力和应变的比值，而''E 为相位差2/π的应力和应变的振幅的比值，即t E t E ϖεωεσcos ''sin '00+= （7-4）此时模量是一个复数，叫复数模量*E 。
聚合物材料的动态力学分析
❖ 聚合物材料具有粘弹性，其力学性能受时间、频率、温度影 响很大。无论实际应用还是基础研究，动态热力分析均已成 为研究聚合物材料性能的最重要的方法之一：
1. 可以给出宽广温度、频率范围的力学性能，用于评价材料 总的力学行为。
2. 检测聚合物的玻璃化转变及次级松弛过程，这些过程均与聚 合物的链结构和聚集态结构密切相关。当聚合物的化学组成、 支化和交联、结晶和取向等结构因素发生变化时，均会在动态 力学谱图上体现出来，这使得动态热力分析成为一种研究聚合 物分子链运动以及结构与性能关系的重要手段。
复数柔量D*——复 数模量的倒数
D*
1 E*
D* D D
D D* cos
D D* sin
tan D
D
D
E2
E E2
（13） （14） （15）
（16）
（17）
D
E E2 E2
D’——储能柔量；D’’——损耗柔量
（18）
当试样受到剪切形变也有类似的表示方式：
G* G G G D* cos G G* sin tan G
复。
三、松弛：材料在外部变量的作用下，其性质随时间的变化叫 做松弛。
四、力学松弛：高聚物在力的作用下力学性质随时间而变化的 现象称为力学松弛。
❖ 力的作用方式不同，力学松弛的表现形式不同。 1. 静态粘弹性：在恒定应力或恒定应变作用下的力学松弛。最
材料科学基础实验报告
材料科学基础实验报告材料科学基础实验报告引言：材料科学是一个广泛而深奥的领域，涉及到材料的性质、结构、合成以及应用等方面。
在材料科学的学习中，实验是不可或缺的一部分。
本次实验旨在通过对材料的基础实验，探究材料的特性和性能，为进一步研究和应用提供基础知识。
实验一：金属材料的力学性能测试本实验选取了常见的金属材料，如铝、铜和钢，通过拉伸试验和硬度测试来研究其力学性能。
首先，我们制备了标准试样，并使用万能试验机进行拉伸试验。
通过记录试样的载荷-位移曲线，我们可以获得材料的强度、延伸性和弹性模量等参数。
同时，我们还使用了洛氏硬度计对试样进行硬度测试，以了解材料的硬度特性。
实验结果表明，不同金属材料具有不同的力学性能，这与其晶体结构和成分有关。
实验二：陶瓷材料的热性能测试陶瓷材料是一类重要的材料，具有优异的耐热性和绝缘性能。
本实验选取了常见的陶瓷材料，如氧化铝和硅酸盐陶瓷，通过热膨胀系数测试和热导率测试来研究其热性能。
我们使用热膨胀仪对试样进行热膨胀系数测试，通过测量试样在不同温度下的长度变化，可以计算出材料的热膨胀系数。
同时，我们还使用热导率仪对试样进行热导率测试，以了解材料的导热性能。
实验结果表明，不同陶瓷材料具有不同的热性能，这与其晶体结构和成分有关。
实验三：聚合物材料的电性能测试聚合物材料是一类重要的材料，具有优异的电绝缘性能和机械柔韧性。
本实验选取了常见的聚合物材料，如聚乙烯和聚苯乙烯，通过电阻率测试和介电常数测试来研究其电性能。
我们使用四探针电阻计对试样进行电阻率测试，通过测量试样的电阻和几何尺寸，可以计算出材料的电阻率。
同时，我们还使用介电常数测试仪对试样进行介电常数测试，以了解材料的电绝缘性能。
实验结果表明，不同聚合物材料具有不同的电性能，这与其分子结构和链状排列有关。
实验四：复合材料的力学性能测试复合材料是一类由两种或多种不同材料组成的材料，具有优异的力学性能和应用潜力。
本实验选取了常见的纤维增强复合材料，如碳纤维增强聚合物复合材料，通过弯曲试验和冲击试验来研究其力学性能。
聚合物成型加工-实验报告模板 - 副本
华北科技学院环境工程学院材料科学与工程系《聚合物成型加工》实验报告
姓名
学号
班级
指导教师
实验一：热塑性聚合物成型物料配制及双辊混炼
同组学生姓名：
实验时间：年月日节
一、实验目的：
二、实验原理:
三、实验设备及材料：
四、实验步骤：
五、实验过程原始数据记录与处理：
六、结论及对本次实验的建议与设想
实验二：热塑性聚合物挤出成型同组学生姓名：
实验时间：年月日节
一、实验目的：
二、实验原理:
三、实验设备及材料：
四、实验步骤：
五、实验过程原始数据记录与处理：
六、结论及对本次实验的建议与设想
实验三：橡胶制品的成型加工同组学生姓名：
实验时间：年月日节一、实验目的：
二、实验原理:
三、实验设备及材料：
四、实验步骤：
五、实验过程原始数据记录与处理：
六、结论及对本次实验的建议与设想
实验四：聚合物力学性能测试试样制备
同组学生姓名：
实验时间：年月日节
一、实验目的：
二、实验原理:
三、实验设备及材料：
四、实验步骤：
五、实验过程原始数据记录与处理：
六、结论及对本次实验的建议与设想。
聚合物复合材料的力学性能测试与分析
聚合物复合材料的力学性能测试与分析聚合物复合材料是由聚合物基质和填充物组成的一种新型材料，具有轻质、高强度和耐腐蚀等优点，广泛应用于航空、汽车、建筑等领域。
然而，为了确保复合材料的可靠性和安全性，需要进行力学性能测试与分析。
一、引言聚合物复合材料由于其优越的力学性能在许多领域得到广泛应用。
然而，在实际使用过程中，复合材料会受到外界环境的影响，如温度、湿度和荷载等。
因此，对复合材料的力学性能进行测试和分析是十分重要的。
二、拉伸性能测试与分析拉伸性能是评价聚合物复合材料力学性能的重要指标之一。
拉伸试验通过施加拉伸力来测量复合材料在拉伸过程中的变形和破坏行为。
通过拉伸试验可以获得材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度和断裂伸长率等参数。
在拉伸性能测试后，需要对测试数据进行分析。
通过绘制应力-应变曲线，可以了解到材料在不同应变下的力学响应情况。
此外，还可以利用杨氏模量计算复合材料的刚度。
三、压缩性能测试与分析压缩性能是指材料在受到压力时的抵抗能力。
压缩试验是通过施加压缩力来测量材料的强度和变形行为。
通过压缩试验可以得到材料的弹性模量、屈服强度、抗压强度和压缩应变等参数。
压缩性能的测试和分析与拉伸性能类似，都需要绘制应力-应变曲线，并计算杨氏模量。
不同的是，在压缩过程中，材料的破坏方式通常是屈曲，对于复合材料而言，还可能出现层间剥离的现象。
四、弯曲性能测试与分析弯曲性能是指材料在施加弯曲力时的抵抗能力。
弯曲试验是通过施加弯曲力来测量材料的刚度和弯曲行为。
通过弯曲试验可以得到材料的弯曲模量、弯曲强度和断裂伸长率等参数。
弯曲性能的测试和分析也类似于拉伸性能和压缩性能。
通过绘制应力-应变曲线，可以了解材料在不同应变下的力学响应情况。
此外，还可以利用弯曲模量计算复合材料的刚度。
五、疲劳性能测试与分析疲劳性能是指材料在反复加载下的耐久能力。
疲劳试验是通过施加交变载荷来模拟材料在实际使用中的循环加载，并测量材料的寿命和损伤程度。
聚合物材料力学性能测试方法比较
聚合物材料力学性能测试方法比较聚合物材料是一类具有高分子量的大分子化合物，具有良好的力学性能和化学稳定性，广泛应用于汽车、航空航天、电子、建筑等领域。
为了评估和比较不同聚合物材料的力学性能，科学家们开发了各种测试方法。
本文将比较几种常用的聚合物材料力学性能测试方法。
1. 拉伸测试方法拉伸测试是评估材料抗拉强度、断裂伸长率、弹性模量等力学性能的常见方法。
在拉伸测试中，材料在不断施加力的作用下，沿着其长度方向逐渐拉伸，记录下载荷和伸长量的变化。
通过伸长量与载荷之间的关系，可确定材料的力学性能。
2. 压缩测试方法压缩测试用于评估材料在受到压缩作用下的性能。
材料在压缩测试中受到垂直于其面积方向的力，并测量材料的应力应变关系。
通过压缩测试，可以确定材料的压缩强度、弹性模量等力学性能。
3. 弯曲测试方法弯曲测试是评估材料在受到弯曲力作用下的性能的方法。
材料在弯曲测试中受到两个力的作用，使其发生弯曲变形。
通过测量材料在不同载荷下的应变量和挠度，可以确定材料的弯曲强度、弯曲模量等力学性能。
4. 硬度测试方法硬度测试用于评估材料表面抗压、抗刮、抗穿刺等力学性能。
常用的硬度测试方法包括洛氏硬度测试、布氏硬度测试、维氏硬度测试等。
这些方法通过在材料表面施加一定的载荷，测量形成的痕迹的大小来评估材料的硬度。
5. 冲击测试方法冲击测试用于评估材料在受到突然冲击或冲击载荷下的性能。
常见的冲击测试方法包括冲击韧性试验、冲击强度试验等。
通过施加冲击载荷，测量材料的断裂韧性和抗冲击能力，可以评估材料的力学性能。
不同的聚合物材料力学性能测试方法有各自的优缺点，选择适合的方法取决于具体的测试需求。
拉伸、压缩和弯曲测试方法较为常用，适用于评估聚合物材料的静态力学性能。
硬度测试方法简单快捷，适用于快速比较不同材料的硬度。
而冲击测试方法则更适用于评估材料在受到突然冲击或冲击载荷下的性能。
除了选择合适的测试方法，还需要注意测试条件的标准化。
有机化学中的聚合物的性能与性能测试
有机化学中的聚合物的性能与性能测试聚合物是由许多重复单元组成的高分子化合物，它们在有机化学领域扮演着重要的角色。
聚合物的性能对于其应用领域具有决定性的影响。
因此，准确评估聚合物的性能并进行性能测试对于研究和应用有机化学至关重要。
聚合物的性能包括力学性能、热性能、电学性能等多个方面。
力学性能是指聚合物的强度、硬度和柔韧性等特性。
热性能则关注聚合物在高温和低温下的稳定性和可用温度范围。
电学性能涉及到聚合物的导电性、介电性和电子输运性能等。
下面将分别介绍聚合物在这些性能方面的测试方法。
一、力学性能测试1. 抗拉强度和伸长率测试力学性能中最基本的指标是聚合物的抗拉强度和伸长率。
这些指标可以通过拉伸试验来测量。
拉伸试验使用一个拉伸机，将聚合物样品拉伸，测量拉伸前后的变形，从而计算出抗拉强度和伸长率。
2. 硬度测试硬度是聚合物抵抗局部永久形变的能力。
常用的硬度测试方法包括洛氏硬度测试和巴氏硬度测试。
这些测试方法通过测量在一定加载下产生的印痕大小来评估聚合物的硬度。
3. 冲击强度测试聚合物的冲击强度是评估其耐冲击性能的指标。
冲击强度测试常用的方法有Charpy冲击试验和Izod冲击试验。
这些试验使用标准冲击试验机，将标准形状的试样进行冲击，测量所产生的断裂面积来评估聚合物的冲击强度。
二、热性能测试1. 热分解温度测试热分解温度是指聚合物在高温下开始分解的温度。
热分解温度测试可以使用热重分析仪进行。
该仪器通过加热聚合物样品，并同时测量其质量的变化，从而确定热分解温度。
2. 玻璃化转变温度测试玻璃化转变温度是指聚合物在温度下从玻璃态转变为橡胶态的温度。
玻璃化转变温度测试可以使用差示扫描量热仪进行。
该仪器通过测量样品在加热和冷却过程中的热流量差异，从而确定玻璃化转变温度。
三、电学性能测试1. 电导率测试电导率是衡量聚合物导电性能的指标。
电导率测试可以使用四探针电阻率计进行。
该仪器利用四根探针对聚合物样品施加电流，测量电压差来计算电导率。
材料综合实验报告
材料综合实验报告材料综合实验报告导言：材料科学是一门研究材料性质、结构和性能的学科，其研究对象包括金属、陶瓷、聚合物等各类材料。
为了深入了解材料的性能和应用，我们进行了一系列综合实验。
本报告将对实验过程、结果和结论进行详细描述和分析。
实验一：材料力学性能测试在这个实验中，我们选择了两种常见的材料，金属和聚合物，来测试它们的力学性能。
首先，我们使用万能材料试验机对金属样品进行拉伸实验。
通过加载和测量样品上的力和位移，我们获得了应力-应变曲线。
曲线的斜率表示了材料的弹性模量，而曲线的最大值则表示了材料的屈服强度。
接下来，我们对聚合物样品进行了压缩实验。
通过加载和测量样品上的力和位移，我们获得了应力-应变曲线。
通过比较两种材料的力学性能，我们可以得出结论：金属具有较高的强度和刚度，而聚合物则具有较高的韧性和延展性。
实验二：材料热性能测试热性能是材料在高温下的表现，对于材料的应用非常重要。
在这个实验中，我们选择了陶瓷和聚合物两种材料，通过热重分析仪对它们的热性能进行测试。
首先，我们将样品放入热重分析仪中，然后逐渐升温。
在升温过程中，热重分析仪会测量样品的质量变化，并绘制质量-温度曲线。
通过分析曲线，我们可以得出结论：陶瓷具有较高的热稳定性，能够在高温下保持较好的性能，而聚合物则具有较低的热稳定性，会在高温下发生分解或熔化。
实验三：材料电性能测试电性能是材料在电场作用下的表现，对于电子器件的设计和制造至关重要。
在这个实验中，我们选择了金属和半导体两种材料，通过电阻测试仪对它们的电性能进行测试。
首先，我们将样品连接到电阻测试仪上，然后施加电压并测量通过样品的电流。
通过计算电阻值，我们可以得出结论：金属具有较低的电阻，能够有效导电，而半导体则具有较高的电阻，能够在一定条件下控制电流的流动。
实验四：材料光学性能测试光学性能是材料对光的相互作用的表现，对于光学器件的设计和制造非常重要。
在这个实验中，我们选择了玻璃和塑料两种材料，通过光谱仪对它们的光学性能进行测试。
聚合物材料的性能测试与表征
聚合物材料的性能测试与表征(l)红外光谱表征(IR)将乳液破乳、洗涤后，在室温下抽真空干燥，将所得聚合物与溴化钾研磨压片，在红外光谱仪上测试。
(2)玻璃化转变温度(Tg)测试将乳液在室温成膜后，放入40℃真空烘箱中真空干燥7d。
取样约10mg，在DSC上测其Tg。
升温速率20℃/min，氮气保护，温程一20℃至100℃。
(3)热失重测试(TGA)将干燥样品约10mg，放入热失重仪上测其热失重。
升温速率10℃/min，氮气保护，温程30’C~600’C。
(4)乳胶粒粒径大小及分布测定将乳液样品按1:100稀释后，在美国BROOKHA VEN公司BI一90型激光粒度仪上测定乳液粒度及分布。
(5)单体转化率测定定时用针管吸取少量乳液加到己称重的称量瓶中，密封，迅速冷却终止反应。
称重，再滴入2%的对苯二酚水溶液数滴，置于100℃烘箱中烘干至恒重，按下式计算转化率:(6)力学性能测试称取等量的待测乳液倒入模具中，30OC干燥ld，成膜后按GB528一82裁样，然后置于40℃真空干燥箱中真空干燥7d。
在DL一1000B 型万能试验机上测试，拉伸速率60mm/min。
(7)耐水性测试将等量待测乳液称重后倒入模具中，30℃干燥ld，随后将聚合物膜取出裁切成20mmx20mmxlmm膜片置于40℃真空干燥箱中真空干燥7d。
待试样完全干燥后称重，再投入去离子水中浸泡，定时取出，用滤纸吸干其表面水分，称重，计算吸水率。
(8)冻融稳定性:乳液于一10士5℃下冻16小时，然后在30士0.5℃的水中融化1小时，观察破乳情况。
1.试样融化，与原状态相比没有变化，或粘度稍有增大，则冻融稳定性合格．2.试样融化，试样不能恢复原状态，冻融稳定性不合格3.试样不融化，需在(60.0±0.5)℃的水浴中继续融化，试样能够融化且不失去乳液的使用价值(9)机械稳定性:在聚合过程中或其后的乳液存放应用过程中，遇到搅拌、转移等机械处理的时候，观察乳液是否会析出凝聚物。
材料力学性能综合实验-测试原理
实验一 材料力学性能综合实验第一部分 材料力学性能及测试原理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材料的力学行为有很大的影响。
因此材料的力学行为是外加载荷与环境因素共同作用的结果。
材料力学性能是材料抵抗外加载荷引起的变形和断裂的能力。
材料的力学性能通过材料的强度、刚度、硬度、塑性、韧性等方面来反映。
定量描述这些性能的是力学性能指标。
力学性能指标包括屈服强度、抗拉强度、延伸率、截面收缩率、冲击韧性、疲劳极限、断裂韧性等。
这些力学性能指标是通过一系列试验测定的。
实验包括静载荷试验、循环载荷试验、冲击载荷试验以及裂纹扩展试验。
其中静载荷拉伸试验是测定大部分材料常用力学性能指标的通用办法。
力学指标的测定要依据统一的规定和方法进行，这就是国家标准。
比如国家标准GB228－87是金属材料拉伸试验标准。
依据这个标准，可以测定金属的屈服强度、抗拉强度、延伸率、截面收缩率等力学性能指标。
其它材料如高分子材料、陶瓷材料及复合材料力学性能也应采用各自的国家标准进行测定。
拉伸试验的条件是常温、静荷、轴向加载，即拉伸实验是在室温下以均匀缓慢的速度对被测试样施加轴向载荷的试验。
试验一般在材料试验机上进行。
拉伸试样应依据国家标准制作。
进行单拉试验时，外力必须通过试样轴线以确保材料处于单向拉应力状态。
试验机的夹具、万向联轴节和按标准加工的试样以及准确地对试样的夹持保证了试样测量部分各点受力相等且为单向受拉状态。
试样所受到的载荷通过载荷传感器检测出来，试样由于受外力作用产生的变形可以借助横梁位移反映出来，也可以通过在试样上安装引伸计准确的检测出来。
聚合物材料测试方法
1、简单拉伸 ——材料受到一对垂直于材料截面、大 小相等、方向相反并在同一直线上的外力作用
拉伸应变：
ε=L-Lo/Lo=ΔL/Lo 也称为伸长率，无量纲。
拉伸应力：
σ= F/Ao Ao是材料的起始截面积； 应力的单位是 N/m2，称 为“帕斯卡”。
F
A0
A
l0 l
Dl
F
简单拉伸示意图 10
2. 简单剪切 ——材料受到与截面平行、大小相等、 方向相反，但不在一条直线上的两个外力作用，使 材料发生偏斜。其偏斜角的正切值定义为剪切应变。
机械式拉伸试验机——历史悠久，使用简单，价 格低廉。但加载速度不稳，测量精度较差，不具 有数据记录和处理功能。
电子式拉伸试验机——结构简单，用途单一，数 据处理能力有限，控制测量精度也相对较低，但 价格很低廉。
电子万能材料试验机——试验量程和拉伸速度可
调，控制精度和控制范围很高很宽。可按需要增
弯曲试验测定的力学性能 弯曲强度、弯曲弹性模量
弯曲试验所适用的聚合物材料 热塑性塑料和热固性塑料
弯曲试验对试样的要求 矩形试样
31
试样形状和尺寸
d
试样 大试样 小试样 板材
l0/2
l0/2
长度（L） 120 55
10×d
宽度（b） 15 6 15
b
厚度（d） 10 4 d
板材试样厚度为1~10mm时，以原厚为试样厚度； 厚度大于10mm时，应从一面加工成10mm。
断裂强度——拉伸试样断裂时所对应的拉伸应力 屈服强度——在拉伸应力-应变曲线上屈服点处的
拉伸应力 定伸强度——应力-应变曲线偏离直线后达规定应
变百分数时的拉伸应力 断裂伸长率——试样断裂时标线间距离增加量与
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实验六聚合物材料拉伸性能的测试
一、实验目的：
1、通过实验了解聚合物材料拉伸强度及断裂伸长率的意义。
2、熟悉它们的测试方法
3、通过测试应力—应变曲线来判断聚合物材料的力学性能。
二、实验原理：
为了评价聚合物材料的力学性能。
通常用等速施力下所获得的应力—应变曲线来进行描述。
这里所谓应力是指拉伸力引起的在试样内部单位截面上产生的内应力而应变是指试样在外力作用下发生形变时，相对其原尺寸的相对形变量。
材料的组成、化学结构及聚态结构都会对应力与应变产生影响。
应力—应变实验所得的数据也与温度、湿度、拉伸速度有关，因此应规定一定的测试条件。
三、主要仪器设备及原料：
1、主要仪器设备：万能试验机
2、主要原料：各种高分子试样
四、操作方法和实验步骤：
1、试样制备
拉伸实验中所用的试样依据不同材料加工成不同形状和尺寸。
每组试样应不少于5个。
试验前需对试样的外观进行检查试样，表面平整无气泡、裂纹、分层和机械损伤等缺陷。
另外为了减小环境对试样性能的影响，应在测试前将试样在测试环境中放置一定时间，使试样与测试环境达到平衡。
一般试样越厚，放置时间应越长。
具体按国家标准规定。
2、拉伸性能的测试
①将合格试样编号并在试样平行部分划二标线，即标距。
测量试样工作段任意三处宽度和厚度，取其平均值。
②安装拉伸试验用夹具。
③调整引伸计标距至规定值。
④装夹试样，要使试样纵轴与上下夹头的中心线重合。
⑤在工作段装夹大变形引伸计，使引伸计中心线与上下夹头的中心线重合。
⑥录入试样信息并按照标准设置试验条件。
⑦联机。
检查屏幕显示的试验信息是否正确，如有不适之处进行修改，然后
对负荷清零、轴向变形清零、位移清零。
按“试验开始”键进行试验。
⑦横梁以设定的速度开始移动，同时屏幕显示出试验曲线，根据需要可随时打
开想要观察的曲线。
如应力—应变曲线、负荷—变形曲线等多种曲线
⑧观察试样直到被拉断为止，按“试验结束”键结束试验。
按“数据管理”键查看试验结果。
五、实验报告：
1、简述实验原理。
2、明确操作步骤和注意事项。
3、附实验中测试所得的多种曲线。
六、思考题
1、影响拉伸强度的因素有哪些？
2、在拉伸实验中如何测定模量？。