塑料的力学性能课
ABS塑料的力学性能与耐热性研究
ABS塑料的力学性能与耐热性研究引言在现代工业中，塑料材料广泛应用于各个领域，其中ABS塑料因其良好的力学性能和耐热性而备受关注。
本文旨在探讨ABS塑料的力学性能及其与耐热性的关联，并为其进一步研究提供理论基础。
1. ABS塑料的力学性能1.1 强度和韧性ABS塑料在强度和韧性方面表现出色。
通过添加增强剂和改变材料组分，可以调节ABS塑料的强度和韧性，以满足不同的应用需求。
其强度可通过拉伸试验和冲击试验等方法进行评估。
1.2 弯曲和扭转性能ABS塑料的弯曲和扭转性能对于某些特定应用来说至关重要。
通过弯曲和扭转试验，可以评估ABS塑料在实际应用中的变形和承载能力，从而提高其设计和工程应用的可靠性。
1.3 压缩性能ABS塑料的压缩性能对于需要承受大压力的应用来说尤为重要。
通过压缩试验，可以评估ABS塑料在受力情况下的变形和承载能力，为工程设计提供参考。
2. ABS塑料的耐热性2.1 热变形温度ABS塑料的热变形温度是指在加热条件下，材料开始变形的温度。
热变形温度的高低直接影响ABS塑料的应用范围和稳定性。
通过热变形试验，可以确定ABS塑料的热变形温度，并为其应用提供参考。
2.2 热失重和热稳定性ABS塑料在高温条件下容易发生热失重和降解。
通过热失重试验，可以评估ABS塑料在不同温度下的热稳定性，以确定其在高温环境中的使用寿命和稳定性。
3. ABS塑料力学性能与耐热性的关联ABS塑料的力学性能直接影响其耐热性能。
例如，增强剂的添加可以提高ABS塑料的强度和韧性，但可能对其热稳定性产生不利影响。
因此，在研究ABS塑料的力学性能时，必须综合考虑其耐热性能，以确保合适的应用环境和可靠性。
4. 研究方法和展望为了深入研究ABS塑料的力学性能和耐热性，可以采用以下研究方法：实验研究、数值模拟和材料表征等。
结合这些方法，可以系统地探索ABS塑料的力学性能与耐热性之间的关系，并进一步改进和优化ABS塑料的应用。
综合以上所述，ABS塑料的力学性能和耐热性是其广泛应用的关键因素。
常用工程塑料的物理力学性能-知识归纳整理
常用工程塑料的物理、力学性能(表一)性能指标塑料名称及代号聚氯乙烯，硬质聚氯乙烯，软质聚乙烯(高密度)聚乙烯(低密度)聚乙烯，超高分子量聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃) PVC PVC HDPE LDPE UNMWPE PMMA密度/g·cm-3 1.30～1.58 1.16～1.350.941～0.9650.91～0.9250.94 1.17～1.20吸水率(%)0.07～0.40.5～1.0＜0.01＜0.01＜0.010.20～0.40抗拉强度/MPa45～5010～2521～38 3.9～15.730～3450～77拉伸模量/GPa 3.3—0.4～1.030.12～0.240.68～0.95 2.4～3.5断后伸长率(%)20～40100～45020～100(断裂)90～800400～4802～7知识归纳整理抗压强度/MPa——18.6～24.5———抗弯强度/MPa80～90———35～3784～120冲击韧度悬臂梁，缺口/J·m-2简支梁，无缺口30～40kJ/m2—80～1067853.4简支梁，无缺口190～200kJ/m2未断14.7硬度洛氏/邵氏②/布氏HR/HBS②/HBS 14～17HBS50～75HSA60～70HSD41～50HSD10HRR50HRR10～18HBS成型收缩率(%)0.1～0.51～5 1.5～4.0 1.2～40 4.00.2～0.6无负荷最高使用温度66～7960～7979～12182～100—65～95求知若饥，虚心若愚。
/℃延续耐热温度/℃——85———(表二)性能指标塑料名称及代号聚丙烯聚苯乙烯甲基丙烯甲酯-丁二烯-苯乙烯丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚砜聚酰胺(尼龙)-6 PP PS MBS ABS PSU PA-6密度/g·cm-30.90～0.91 1.04～1.10 1.09～1.10 1.03～1.06 1.24～1.61 1.13～1.15吸水率(%)0.03～0.040.03～0.30—0.20～0.250.3 1.9～2.0抗拉强度/MPa35～4050～6042～55(屈服)21～6366～6851～78千里之行，始于足下。
塑料材料的力学性能研究
塑料材料的力学性能研究近年来，随着全球环保意识的增强，人们开始更加关注塑料制品对环境的影响。
然而，塑料材料在现代工业中扮演着重要的角色，尤其是在汽车、电子、家电等领域。
因此，研究塑料材料的力学性能显得尤为重要。
本文将从塑料材料的性质、力学性能实验方法以及塑料材料的未来发展等方面进行探讨。
1. 塑料材料的性质塑料材料是一种高分子化合物，具有许多独特的性质，如轻量化、耐腐蚀、绝缘、易加工等。
不同种类的塑料材料也有它们自己的特性。
例如，聚烯烃类塑料（如聚乙烯）具有较强的耐冲击性和韧性，而聚苯乙烯具有优秀的透明度和高表面光泽度。
2. 塑料材料的力学性能实验方法在研究塑料材料的力学性能时，通常使用拉伸、压缩、弯曲等试验方法。
其中，拉伸实验是最常用的方法。
在拉伸试验中，将试样置于拉伸试验机上，并施加相应的载荷。
在材料断裂前，可以记录材料的应力-应变曲线。
这个曲线显示了材料在所承受的拉伸力下的应变量。
根据应力-应变曲线可以计算出材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度等指标。
通过这些指标可以更好地了解和评估塑料材料的力学性能。
3. 塑料材料的未来发展塑料材料在现代工业中扮演着重要的角色。
然而，如何有效地降低塑料材料对环境的影响，需要我们不断地探索和改善。
近年来，绿色塑料成为了塑料工业的热门话题之一。
绿色塑料有着环境、生物降解等多重优点，可以作为环保塑料的替代品，广泛应用于制造食品包装、医疗器械、一次性餐具等领域。
但是，绿色塑料技术还存在一些问题，如成本高、性能不稳定等，需要不断地研究发展。
此外，3D打印技术的出现，也为塑料材料的研究和应用带来了新的机遇和挑战。
总之，塑料材料的力学性能是我们评估材料性能的重要指标之一。
研究塑料材料的力学性能，不仅有助于我们更好地了解材料特性，还有助于我们探索和改善塑料材料的性质，为未来的发展提供帮助。
第五章-塑料力学性能测试
成型、压延成型或吹膜成型等; 不同方法制样的试验结果不具备可比性; 同一种制样方法，要求工艺参数和工艺过程也要相同; 试样制备好后,要按GB/T 2918-1998标准，在恒温
恒湿条件下放置处理。
（2）材料试验机
影响因素主要有:测力传感器精度、速度控制精度、 夹具、同轴度和数据采集频率等。
第五章 力学性能测试
第一节 拉伸性能
一、概念及测试原理
1．基本概念
应变：当材料受外力作用，而所处的条件使它不能产生惯 性移动时，它的几何形状和尺寸将发生变化，这种变化就 称为应变。
应力：在任何给定时刻，在试样标距长度内，每单位原始 横截面积上所受的拉伸负荷。
拉伸强度：是在拉伸试验过程中，试样承受的最大拉伸应 力。
L0 100
L0
L
100
L
X
（3）标准偏差值按下式（5-4）计算
S
(Xi X)2
n 1
式中：S，标准偏差值；X
，单个测定值；X
i
，组
测定值的算术平均值；n，测定个数。
计算结果以算术平均值表示，σt取三位有效数字，
εt、S取二位有效数字。
3．影响因素
（1）试样的制备与处理 拉伸试验要求做成哑铃形试样; 制样方式有两种：一是用原材料制样；另一种是从制
精密度更高的平均值，试样数量可多于5个。
推荐试验速度
速度
允许偏差 速度
允许偏差
（mm/min） （%） （mm/min） （%）
1
±20
50
±10
2
±20
100 ±10
5
±20
200 ±10
塑料的几种力学性能的测试
塑料常规力学性能的测试(拉伸冲击弯曲)影响塑料力学性能的因素•影响塑料力学性能的因素很多，有聚合物结构的影响（如：聚合物种类，分子量及其分布，是否结晶等），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）；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25±1℃，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。
拉伸实验•一实验目的•掌握塑料拉伸强度的测试原理及测试方法,并能分析影响因素；加深对应力----应变曲线的理解,并从中求出有用的多种机械性能数据；观察拉伸时出现的屈服,裂纹,发白等现象。
二实验原理•拉伸试验是对试样沿纵轴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，和试样标距间的伸长来求得试样的屈服强度，拉伸强度和伸长率。
定义•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。
•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。
•拉伸断裂应力：在拉伸应力-应变曲线上，断裂时的应力。
•拉伸屈服应力：在拉伸应力-应变曲线上，屈服点处的应力。
•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。
•ε断=(L-L0)/L0×100%•式中：L0------试样标线间距离，mm•L-------试样断裂时标线间距离，mm•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。
应力-应变曲线•由应力-应变的相应值彼此对应的绘成曲线，通常以应力值作为纵坐标，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。
机械工程中塑料材料力学性能测试及分析
机械工程中塑料材料力学性能测试及分析塑料材料广泛应用于机械工程领域，例如汽车零部件、家电产品等。
塑料的力学性能对于产品的质量和可靠性至关重要。
因此，进行塑料材料力学性能测试及分析具有重要意义。
一、拉伸强度测试拉伸强度是衡量塑料材料抗拉断能力的指标之一。
拉伸强度测试通常使用万能试验机进行。
首先，将塑料样品制备成标准尺寸，然后将样品夹于两个牵引夹具之间。
通过施加拉力，逐渐增加载荷直到材料断裂。
测试过程中，记录下拉力和拉伸位移的变化，从而得到应力-应变曲线。
根据应力-应变曲线，可以计算出材料的拉伸强度和断裂伸长率等指标。
二、冲击韧性测试塑料材料的冲击韧性是衡量其抵抗冲击破坏能力的指标。
常见的冲击韧性测试方法有夏比冲击强度测试和缝合剪切冲击强度测试。
夏比冲击强度测试使用夏比冲击强度试验机进行，将样品定位在夹具中央，在弗拉尔奇试样上以标准速率施加冲击载荷，通过测量样品破裂后的能量吸收来评估材料的冲击韧性。
缝合剪切冲击强度测试则是采用剪切冲击试验机进行，通过测量材料在不同温度下的缝合剪切冲击强度，评估材料的冲击性能。
三、硬度测试硬度是一种衡量材料硬度和抗刮伤能力的物理性能参数。
常见的塑料材料硬度测试方法有巴氏硬度测试和仪表硬度测试。
巴氏硬度测试是通过将巴氏针尖压入材料表面，根据巴氏硬度计示数来评估材料的硬度。
仪表硬度测试则采用仪表硬度计进行，常用的仪表硬度测试方法有布氏硬度、维氏硬度和洛氏硬度等。
四、刚度测试刚度是指材料对应力的抵抗能力，对塑料材料而言，刚度直接影响材料的承载能力、变形行为等。
常见的刚度测试方法有弯曲刚度测试和剪切刚度测试。
弯曲刚度测试通过施加弯曲载荷，测量材料在不同弯曲跨度下的挠度来评估材料的刚度。
剪切刚度测试则是通过测量材料在剪切荷载作用下的变形量和应力来评估材料的刚度。
综上所述，机械工程中塑料材料的力学性能测试及分析对于评估材料的质量和可靠性具有重要意义。
通过拉伸强度测试、冲击韧性测试、硬度测试和刚度测试等方法，可以全面了解塑料材料的力学性能，为机械工程应用提供科学依据。
PE塑料的力学性能与耐热性研究
PE塑料的力学性能与耐热性研究PE塑料是一种常见的聚乙烯材料，广泛应用于包装、建筑、电力、汽车等领域。
在不同的应用场景中，PE塑料需要具备一定的力学性能和耐热性能。
本文将对PE塑料的力学性能和耐热性进行研究，并探讨其应用前景。
一、力学性能研究PE塑料的力学性能主要包括强度、韧性和硬度等指标。
1. 强度PE塑料的强度指标包括拉伸强度、抗压强度和弯曲强度。
拉伸强度是指材料在拉伸破坏时所能承受的最大拉力，抗压强度是指材料在受压破坏时所能承受的最大压力，而弯曲强度是指材料在受弯曲力作用下，所能承受的最大应力。
2. 韧性韧性是指材料在受外力作用下能够发生塑性变形的能力。
对于PE塑料而言，其韧性主要表现在其能够抵抗冲击载荷，并能在一定程度上发生塑性变形而不破坏。
3. 硬度PE塑料的硬度主要指材料的耐划痕能力和抗压缩能力。
硬度对于PE塑料的应用领域来说非常重要，一方面影响了材料的耐磨性和耐久性，另一方面也影响了制品的加工性能。
二、耐热性研究PE塑料的耐热性是指材料在高温环境下的稳定性。
1. 热变形温度热变形温度是指材料在一定载荷下开始发生热变形的温度。
对于某些高温应用环境中，PE塑料需要具备较高的热变形温度，以保证其性能不发生明显下降。
2. 热膨胀系数热膨胀系数是指材料在温度变化时，长度或体积随温度变化的比例关系。
PE塑料的热膨胀系数较大，需要在设计和制造过程中考虑热胀冷缩的因素，以避免制品因温度变化而产生变形或破损。
三、应用前景基于对PE塑料力学性能和耐热性的研究，可以得出以下结论：1. 在力学性能方面，PE塑料表现出良好的韧性和强度，能够满足一些高强度和耐用性要求的应用场景，如建筑结构和汽车零部件。
2. 在耐热性方面，PE塑料的热变形温度相对较低，不适用于高温环境下的应用。
然而，通过调整材料配方和添加填充剂等方法，可以提高其耐热性，从而扩大其应用范围。
3. 随着科学技术的不断发展，对PE塑料力学性能和耐热性能的研究仍在继续。
塑料材料的弹性力学性能研究
塑料材料的弹性力学性能研究塑料是一种广泛应用于日常生活和工业领域的材料，具有轻质、耐腐蚀、耐磨损等优点。
然而，塑料材料的弹性力学性能对于其应用的可靠性和稳定性至关重要。
本文将探讨塑料材料的弹性力学性能研究，包括弹性模量、屈服强度和断裂韧性等方面。
弹性模量是衡量材料在受力作用下变形程度的重要指标。
塑料材料的弹性模量通常较低，这意味着其在受力作用下容易发生较大的变形。
这是由于塑料的分子结构决定的。
相较于金属材料，塑料材料的分子链较长且间距较大，导致其分子间相互作用较弱。
因此，塑料的弹性模量较低，容易发生塑性变形。
然而，塑料材料的屈服强度相对较高。
屈服强度是指材料在受力作用下开始发生塑性变形的应力值。
塑料的分子链结构使其能够承受较大的拉伸力，因此具有较高的屈服强度。
这使得塑料材料在工程领域中得到广泛应用，例如制造汽车零部件和航空器构件等。
另一个重要的弹性力学性能是断裂韧性。
断裂韧性是指材料在受力作用下抵抗断裂的能力。
塑料材料通常具有较高的断裂韧性，这是由于其分子链结构具有较强的韧性。
然而，塑料材料的断裂韧性也受到其分子链结构的影响。
一些特殊的塑料材料，如聚碳酸酯和聚酰亚胺等，具有较高的断裂韧性，可以用于制造高强度和高韧性的材料。
为了研究塑料材料的弹性力学性能，科学家们采用了多种实验和理论方法。
其中，拉伸试验是最常用的实验方法之一。
在拉伸试验中，塑料材料被加在拉伸机上，施加拉力，并测量其应变和应力。
通过绘制应力-应变曲线，可以得到材料的弹性模量、屈服强度和断裂韧性等参数。
除了实验方法，理论模型也被广泛应用于塑料材料的弹性力学性能研究。
其中，弹性力学理论和分子模拟方法是常用的理论模型。
弹性力学理论基于固体力学原理，通过假设材料是弹性的，从而推导出材料的应力-应变关系。
分子模拟方法则基于分子动力学理论，通过模拟分子间相互作用，研究材料的力学性能。
总之，塑料材料的弹性力学性能对于其应用的可靠性和稳定性至关重要。
第三章 塑料的力学性能-课.ppt课件
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3
第一节 概述
塑料是一种高聚物材料。高聚物材料是所有已知材料中 力学性能变化范围最宽的材料，包括从液体（熔体）、高 弹体到刚硬的玻璃体，不同状态下其力学行为差别很大。
如聚苯乙烯制品往往很脆，一敲就碎；尼龙制品则很坚 韧，不易变形也不宜破碎；而聚乙烯塑料薄膜则非常柔软。 高聚物力学性能的这种多样性，为其不同场合的应用提供 了广阔的选择余地。然而，与金属材料相比，高聚物是典 型的粘弹性材料，即同时具有粘性液体和弹性固体的双重 力学性能，其力学行为对温度和时间的依赖性很强。高聚 物的粘弹性使高聚物的力学性能变化复杂，并对高聚物制 品的加工和使用产生重要影响。
性质，表征它们力学性能的材料常数远不止上述 几项。如单轴取向的材料，有5个独立的弹性模量， 包括纵向杨氏模量、横向杨氏模量、纵向剪切模
量、横向剪切模量和体积模量。此外还有纵向泊 松比和横向泊松比。
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第2节 塑料力学性能对时间的依赖性
凡有时间依赖性的性质称为松弛特性，也称为弛 豫特性。高聚物力学行为的特性之一就是具有强 烈的时间依赖性，也就是说，高聚物的力学性能 随外力作用的时间而发生改变。时间t是评价高聚 物力学行为中不可或缺的重要参数。与时间有关 的材料的力学行为主要有蠕变及其回复、应力松 弛。
特
向相反，作用在同 向相反的两个力。 一直线上的两个力。
点
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10
应变 应力
张应变：
l l0 l0
真应变：
l dl i
l l0 i
张应力：
F
真应力： A 0
F A
切应变：
压缩应变：
PP塑料的力学性能与耐热性研究
PP塑料的力学性能与耐热性研究随着工程塑料的广泛应用，聚丙烯（PP）塑料作为一种重要的工程塑料，其力学性能和耐热性成为了研究的热点。
本文旨在探讨PP塑料的力学性能和耐热性，并提出相应的研究成果。
1. 引言作为一种具有优良物理性能和化学稳定性的工程塑料，PP塑料在包装、汽车、电器等领域有着广泛的应用。
然而，由于其分子结构的特殊性，PP塑料的力学性能和耐热性仍存在一些问题，亟待进一步的研究。
2. PP塑料的力学性能研究2.1 抗拉强度PP塑料的抗拉强度是衡量其力学性能的重要指标之一。
通过拉伸试验，可以得到PP塑料在不同应变下的应力-应变曲线，进而计算其抗拉强度。
研究表明，PP塑料的抗拉强度与其晶体形态、分子结构以及加工工艺等因素密切相关。
2.2 弯曲模量弯曲模量是衡量PP塑料抗弯性能的指标之一。
通常通过三点弯曲试验来测定PP塑料的弯曲模量。
研究发现，PP塑料的弯曲模量受到晶体形态、摩擦因数以及温度等因素的影响。
2.3 冲击强度冲击强度是评价PP塑料抗冲击性能的重要指标。
冲击试验常用的方法有冲击试验机和巴西环切试验等。
研究表明，PP塑料的冲击强度与其结晶度、摩擦因数以及冷却速率等因素相关。
3. PP塑料的耐热性研究3.1 热变形温度热变形温度是衡量PP塑料耐热性能的重要指标，可通过热变形试验来测定。
研究发现，PP塑料的热变形温度与其晶体形态、加工条件以及填充剂等因素密切相关。
3.2 热分解温度热分解温度是表征PP塑料耐热性能的重要参数之一。
通过热重分析等测试方法可以得到PP塑料的热分解温度。
研究表明，PP塑料的热分解温度与其分子结构、填充剂以及剧烈分解产物等因素有关。
4. 结论通过对PP塑料的力学性能与耐热性进行研究，发现了其性能与晶体形态、分子结构、加工工艺、填充剂等因素之间的关联。
进一步的研究可以从改变塑料的组成、改进加工工艺以及优化填充剂等方面入手，以提高PP塑料的力学性能和耐热性。
此外，还需要加强对塑料的循环利用、回收再利用等方面的研究，以促进可持续发展和环境保护。
塑料机械力学性能试验项目有哪些塑料的力学性能测试
塑料机械力学性能试验项目有哪些塑料的力学性能测试塑料材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为机械性能（或称为力学性能）。
常用的机械性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。
检测橡塑材料检测实验室可各类塑料性能测试服务。
作为第三方检测中心，机构拥有CMA、CNAS检测资质，检测设备齐全、数据科学可靠。
塑料机械力学性能：密度与比重试验塑料的比重是在一定的温度下，秤量试样的重量与同体积水的重量之比值，单位为g/cm3，常用液体浮力法作测定方法.在质量相同的条件下，密度越轻，根据ρ=m/V，比重越小，在等体积，价格相同的情况下，比重越小的材料可以制造的产品越多，单个产品的材料成本也就越低，而且可以减少产品的重量，节省运输等费用。
所以，比重是非常重要的属性。
特别是在塑料代替金属等材料的时候，是特别大的一个优势。
塑料机械力学性能：拉伸/弯曲试验在拉伸性能的测试中，通常的测试项目为拉伸应力、拉伸强度、拉伸屈服强度、断裂伸长率、拉伸弹性模量，弯曲模量/弯曲强度等。
拉伸测试：测定高聚物材料的基本物性，对材料施加应力后，测出变形量，求出应力，应力应变曲线是最普通的方法。
将样条的两端用器具固定好，施加轴方向的拉伸荷重，直到遭破坏时的应力与扭曲。
弹性模量：E=（ F/S）/（dL/L）（材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系）弹性模量”是描述物质弹性的一个物理量，是一个总称，包括“杨氏模量”、“剪切模量”、“体积模量”等。
弹性模量的意义：弹性模量是工程材料重要的性能参数，从宏观角度来说，弹性模量是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度，从微观角度来说，则是原子、离子或分子之间键合强度的反应。
塑料机械力学性能：冲击试验定义：摆锤打击简支梁试样的中部，使试样受到冲击而断裂，试样断裂时单位面积或单位宽度所消耗的冲击功即为冲击强度。
意义：冲击韧性是描述高分子材料在高速碰击下所呈现的坚韧程度，或抗断裂能力。
一般来说，冲击韧性包括两个方面：受冲击后的变形能力以及扛断裂能力，前者一般用断裂伸长率表示，而后者一般用冲击强度来表示。
塑料材料力学性能
塑料材料力学性能
引言
塑料材料作为一种常见的材料，在工程应用中扮演着重要的角色。
了解塑料材料的力学性能对于设计和使用塑料制品至关重要。
力学性能的定义
塑料材料的力学性能指的是其在承受外力作用时的表现。
它包括以下几个方面：
强度
塑料材料的强度是指它能承受的最大应力。
常见的强度指标有拉伸强度、屈服强度和抗弯强度等。
不同类型的塑料材料具有不同的强度特点，因此在选择和设计塑料制品时需要考虑相应的强度要求。
刚度
塑料材料的刚度是指其对外力的响应程度。
刚度可以衡量塑料材料的变形能力，即在承受外力时是否会产生明显的变形。
刚度的高低直接影响塑料制品在使用中的性能和稳定性。
韧性
塑料材料的韧性是指其在承受外力时能够吸收能量的能力。
高韧性的塑料材料具有较强的抗冲击性和耐用性，而低韧性的塑料材料容易发生断裂。
影响力学性能的因素
塑料材料的力学性能受多种因素的影响，包括以下几个方面：
组成成分
不同的塑料材料具有不同的化学成分和分子结构，因此其力学性能也有所区别。
例如，聚合物的链结构和交联性质都会直接影响塑料材料的强度和刚度。
加工工艺
塑料材料的加工工艺会对其力学性能产生影响。
不同的加工方法可能会导致塑料材料的分子排列不同，从而影响其力学特性。
因此，在选择加工工艺时，需要考虑该工艺对材料性能的影响。
总结
塑料材料的力学性能是设计和使用塑料制品的重要指标。
了解塑料材料的强度、刚度和韧性等方面的性能特点，以及影响这些性能的因素，能够帮助我们更好地选择和应用塑料材料。
第三章塑料的力学性能-课
第2节 塑料力学性能对时间的依赖性
凡有时间依赖性的性质称为松弛特性，也称为弛 豫特性。高聚物力学行为的特性之一就是具有强 烈的时间依赖性，也就是说，高聚物的力学性能 随外力作用的时间而发生改变。时间t是评价高聚 物力学行为中不可或缺的重要参数。与时间有关 的材料的力学行为主要有蠕变及其回复、应力松 弛。
性 模
E F A0 l l0
量 泊淞比：
m m l l
G＝s F r A0tg
B P PV0 V
横向单向单位宽度的 纵向单位宽度的增加
柔 拉伸柔量： 切变柔量： 可压缩度：
量
D 1
E
J 1 G
1 B
xE 1x(yz)
高聚物的力学松弛现象与模型
应力松弛 蠕变 滞后 力学损耗
静态粘弹性 动态粘弹性
二、应力松弛
1、定义：恒温恒应变下，材料的内应变随时间的延长而衰 减的现象。
2、应力松弛曲线：
应力 σ0
σ (∞)
交联物
线形物
时间t
3、原因
材料拉伸过程中应力的衰减是由于分子运动随时间而变 化引起的，即应力松弛的本质是比较缓慢的链段运动所导致 的分子间相对位置的调整。
普弹性 高弹性 High elasticity
粘性 Viscosity
线性粘弹性
静态 Static
粘弹性
Linear viscoelasticity
viscoelasticity
动态 Dynamic
非线性粘弹性
Non-Linear viscoelasticity
应力松弛 蠕变 滞后 力学损耗
塑料聚合物的形变行为
所以高聚物常称为粘弹性材料，这是聚合物材料的 又一重要特征。
塑料制品的微观结构与力学性能
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
力学性能：材料的强度、硬度、韧性等
聚集态结构：分子或原子的排列方式和聚集状态
关系：聚集态结构影响材料的力学性能
例子：晶态和非晶态塑料的力学性能差异
增塑剂的作用：增加塑料的柔韧性和可塑性
填料的作用：提高塑料的强度和刚度
增塑剂和填料的相互作用：影响塑料的力学性能
实例分析：不同增塑剂和填料对塑料力学性能的影响
塑料制品的应用领域与力学性能要求
塑料在汽车工业中的应用：内饰件、外饰件、发动机部件等
力学性能要求：强度、刚度、耐磨性、耐腐蚀性等
塑料在汽车轻量化中的作用：减轻重量，提高燃油经济性
塑料在汽车安全中的作用：提高车辆安全性能，降低事故风险
塑料在电子电器中的应用广泛，如手机、电脑、家电等
塑料的微观结构对其力学性能有重要影响，如分子链排列、结晶度等
医疗领域：生物相容性、耐消毒、耐磨损
电子电器：高绝缘、耐腐蚀、耐磨损
建筑行业：高强度、耐久性、环保节能
航空航天领域：轻量化、高强度、耐高温
汽车工业：轻量化、节能减排、提高安全性
塑料废弃物的分类与处理
循环利用的技术与方法
环境保护的重要性与措施
未来研究方向与展望：提高塑料废弃物的回收率，减少环境污染，实现可持续发展
概念：通过添加金属元素或化合物，提高塑料的力学性能
优点：提高强度、硬度、耐磨性等力学性能
实例：尼龙合金、聚碳酸酯合金等
未来研究方向与展望
开发新型塑料材料，提高力学性能
研究生物降解塑料，保护环境
研究塑料材料的回收利用，实现可持续发展
研究纳米技术在塑料材料中的应用，提高性能
包装行业：环保、可降解、可循环利用
实验二十二 塑料常规力学性能测试
实验二十二塑料常规力学性能测试本实验包括：拉伸试验，压缩试验，静弯曲试验，剪切试验，冲击试验。
概述一、测试标准方法聚合物材料日新月异，种类繁多，根据其用途和力学状态，人们通常把它们分为塑料、橡胶、纤维三大类合成材料。
各类材料的性能要求、测试方法都不尽相同。
我们这里只介绍应用最广的塑料类聚合物材料的一些常规力学性能的通用测试方法。
这些方法操作简单，技术条件有严格的统一规定，测试较快。
其结果可作为不同材料的质量比较，生产上的品质控制和质量验收的依据，有的还可以作为应用中使用性能指标和工程设计的数据。
为了测试数据相比，要求测试方法的技术条件和操作方法统一化、标准化、设备仪器定型化。
根据这些方法的完善程度，国内外均分别划分为内部标准方法、企业标准方法、部（或局）标准方法和国家标准方法，甚至还有国际标准方法。
塑料类聚合物材料的常规力学性能测试方法在我国已逐步建立起了一套原化学工业部标准方法均须有关负责部门审查标准公布方才有效，国家标准由中华人民共和国龟甲标准总局审定发布。
二、影响测试结果的一些因素影响塑料测试结果的因素很多，由内在因素也有外在因素。
内在因素如：材料本身分子量的大小及分布不同，结构规整性，取向和结晶程度各异，内在存在的各种缺陷的多寡等。
外部因素如：试样在制备过程中加工条件的差别所引起的应力分布，机械缺陷等。
试验过程中温度、湿度的变化等等。
从测试角度来说，我们主要考虑与测试结果精度有关的因素。
这类因素也很多，如拉伸等试验中作用力速度即拉伸速度等，都必须严格控制没，否否则结果不能重复也不可比，给数据的分析、取用带来麻烦甚至可靠性也值得怀疑。
因此，各项测试都必须合理地规定技术条件，严格操作，使各种影响结果的因素所造成的误差趋于最小，这就是要制定标准试验方法的原因。
由于下列每种试验方法的影响因素还将分别讨论，这里仅就力学性能测试中共同的影响因素简单讨论一下。
（一）试样1、试样制备制备试样一般有两个途径：（1）从板、片、棒等制成品或半制成品上合理地切取材料，经一定的机械加工质量关系很大。
塑料力学性能
项目
理论学习
基本概念 与原理 测试标准 仪器使用
仪器结构
工作原理
使用要点
实训
制备 试样 测量 试样 测试 性能 问题 处理
结果讨论
影响因素 试样 操作 数据处理
项目报告
学习内容 项目名称 学习目的
• • • • • 查阅资料 制定方案 测试操作 结果讨论 影响因素 讨论
总结体会
塑料拉伸性能试验
what
why
How
基本概念
测试方法 测试标准 测试仪器 试样 实验条件 实验操作 结果表示
影响因素
What
塑料硬度测试
what
why
How
基本概念
测试方法 测试标准 测试仪器 试样 实验条件 实验操作 结果表示
影响因素
What why How
基本概念
测试方法 测试标准 测试仪器 试样 实验条件 实验操作 结果表示
影响因素
塑料弯曲性能测试
What?
• 弯曲性能
How?
• 测试塑料 的弯曲性 能
Why?
• 测试塑料 样 实验条件 实验操作 结果表示
影响因素
塑料冲击性能测试
学习任务
测试塑料力学性能
塑料力学性能
•材料抵抗外力与变形所呈现的性能 •指材料在不同环境（温度、介质、湿度）下，承受各种外加载荷（拉伸、 压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征。
静载荷
• 拉伸 • 弯曲 • 压缩
动载荷
• 冲击
表面性 能
• 硬度 • 摩擦
学习内容
• 测试塑料拉伸性能 • 测试塑料弯曲性能 • 测试塑料冲击性能 • 测试塑料硬度
热塑性塑料加工与力学性能综合实验
专业实验（2）六：热塑性塑料加工与力学性能综合实验塑料加工与力学性能综合实验是材料学院设置的基础实验课——专业实验（2）的内容之一，要求学生针对高分子材料的性能特征进行自我设计加工工艺和加工条件，完成工艺的全过程，并对产品的力学性能进行表征和分析。
让学生掌握高分子材料加工原理及常用的高分子材料的加工设备的操作方法，培养学生实际动手能力。
一、实验目的1. 掌握塑料增韧配方设计方法。
2.了解双螺杆挤出机基本构造、使用、注意事项和挤出共混的基本方法。
3.了解注塑机的基本构造和注塑成型的基本原理、操作方法及注意事项，并利用注塑机制备拉伸和冲击试样样条。
4. 掌握注塑成型工艺条件对注塑制品质量的影响，学会注塑工艺条件设定的基本方法。
5.了解拉伸和冲击样条的规格，以及试样规格对拉伸和冲击性能的影响6.了解塑料韧性的简单判断方法。
7.解高分子材料的拉伸强度及断裂伸长率的意义及其测试方法，通过应力－应变曲线的测定，判断不同高分子材料的性能特征8.掌握用悬臂冲击实验机测试高分子材料冲击性能的方法、操作及其实验结果处理；了解测试条件对测试结果的影响二、实验要求1. 掌握挤出机和注塑机的基本构造和操作方法2. 掌握热塑性塑料挤出造粒的基本原理3. 了解注塑机注塑成型的基本原理4. 掌握高分子材料拉伸和冲击强度常用的测试方法三、实验设备和原料1 实验原料：主体树脂：HIPS，增韧剂：SBS、LDPE、POE、EVA；抗氧化剂：1010，润滑剂：ZnSt，PE蜡2 实验设备：双螺杆挤出机及切粒机组一台；注塑机一台；悬臂梁冲击试验机一台；万能拉伸试验机及夹具一台游标卡尺、直尺、千分尺、记号笔各5套天平（精确到0.1g,量程 5kg） 2台四、实验原理刚性聚氯乙烯（PVC ）、聚苯乙烯（PS ）、苯乙烯 - 丙烯腈共聚物（SAN ）等非改性聚合物在环境温度下易于碎裂。
聚酰胺、聚烯烃等其他非改性聚合物在在低温下易于碎裂。
聚碳酸酯（PC ）等聚合物缺口冲击耐性较差。
第三章 塑料的力学性能-课.ppt
ε ε3 ε2 ε1 ε1 ε2 ε3 蠕变及蠕变回复曲线
t
1 2 3
E1
E2
(1 e
t
) t 3
讨论：如果τ很长，分子间内摩擦阻力很大： 如果τ很短，分子间内摩擦阻力很小： 由蠕变曲线得到材料的本体粘度 蠕变的影响因素
如果在一定时间后去除外载，高聚物会逐渐回复到它原来的 状态，其蠕变回复过程可以看作是如下两个应力的叠加作用：
第2节 塑料力学性能对时间的依赖性
凡有时间依赖性的性质称为松弛特性，也称为弛 豫特性。高聚物力学行为的特性之一就是具有强 烈的时间依赖性，也就是说，高聚物的力学性能 随外力作用的时间而发生改变。时间t是评价高聚 物力学行为中不可或缺的重要参数。与时间有关 的材料的力学行为主要有蠕变及其回复、应力松 弛。 为了评价高聚物力学行为的时间依赖性，可以选 一定大小的应力作用于试样，观察它在不同时刻 应变的响应；或者给试样施加一应变，观察不同 时刻维持该应变所需的应力。
讨论：
对塑料蠕变现象的研究，将帮助我们合理地选用 材料。从上图可以看出，含有芳杂环的刚链高聚 物，具有较好的抗蠕变性能，是广泛应用的工程 塑料，可以用来替代金属材料制造机械零件。对 于蠕变比较严重的材料，使用时需采取必要的预 防措施。如硬聚氯乙烯有良好的耐腐蚀性能，可 以用于化工管道、容器等，但它容易蠕变，使用 时必须增加支架以防止蠕变。聚四氟乙烯是塑料 中摩擦系数最小的，因而有很好的自润滑性能， 但由于其蠕变现象严重，不能做机械零件，但是 很好的密封材料。
1 d 0 E dt
分离变量：
d
E
dt
当t=0 ，σ=σ0 时积分： (t ) d
塑料材料力学性能分析
塑料材料力学性能分析塑料是一类常见的材料，具有广泛的应用领域。
本文将对塑料材料的力学性能进行分析，包括强度、刚度和韧性等方面。
通过对这些性能的分析，我们可以更好地了解塑料材料的力学特性，为工程设计和材料选择提供指导。
一、强度分析塑料材料的强度是指材料抵抗外力破坏的能力。
常用的强度指标包括拉伸强度和压缩强度。
拉伸强度是材料在受拉应力作用下破坏时所承受的最大应力值，而压缩强度则是材料在受压应力作用下破坏时的最大应力值。
塑料的强度一般较低，不具备金属材料的高强度特性，但也有一些塑料材料具有较高的强度，如聚酰亚胺和聚醚醚酮。
同时，塑料的强度与其成型工艺、配方、温度等因素也密切相关。
因此，在实际应用中，我们需要根据具体情况选择合适的塑料材料和加工工艺，以满足设计要求。
二、刚度分析刚度是指材料抵抗变形的能力，常用的刚度指标是弹性模量。
弹性模量越大，材料的刚度越高，即对外力变形的抵抗能力越强。
塑料的弹性模量一般较低，远小于金属材料。
这也是导致塑料在受力时容易发生变形的原因之一。
值得一提的是，尽管塑料材料的刚度相对较低，但我们可以通过改变材料的配方和增加填充剂等方式来提高其刚度。
此外，选择合适的加工温度和压力，也可以在一定程度上改善塑料材料的刚度特性。
三、韧性分析韧性是指材料在受力时发生塑性变形而不会发生破裂的性质。
对于塑料材料而言，韧性的测量指标主要是冲击强度。
冲击强度是指材料在受冲击载荷作用下破坏的能量，决定了材料在受冲击载荷下是否容易发生断裂。
塑料材料的韧性较好，相对于金属材料而言，其韧性更高。
这也是塑料常用于制造需要吸能和缓冲的产品的重要原因之一。
然而，不同类型的塑料在韧性方面存在差异，所以在具体应用时，我们需要根据实际需求选择合适的塑料材料。
总结：塑料材料的力学性能对于工程设计和材料选择至关重要。
强度、刚度和韧性是评估塑料材料力学性能的关键指标。
在实际应用中，我们需要结合具体情况选择合适的塑料材料，并根据设计要求进行加工和改善。
塑料制品的压力和力学性能测试
安装夹具：将样品固 定在测试夹具上，确 保样品与夹具接触良
好
检查安装：确认样品 安装牢固，无松动或 滑移现象，确保测试
结果的准确性
开始测试
准备测试样品：选择合适 的塑料制品，确保其质量 和尺寸符合测试要求
设定测试条件：根据塑料 制品的种类和用途，设定 合适的温度、湿度和加载 速度等测试条件
启动测试设备：打开测试 设备，按照操作说明进行 设置和调整
感谢观看
汇报人：
单击此处添加副标题
塑料制品的压力和力学性
能测试
汇报人：
目录
01 02 03 04 05 06
添加目录项标题 测试目的 测试方法 测试设备 测试步骤
测试结果分析
1
添加目录项标题
2
测试目的
确定塑料制品的抗压性能
了解塑料制品在不同压力下的变形和破坏情况 评估塑料制品的抗压性能是否符合设计要求 优化塑料制品的设计和生产工艺 提高塑料制品的质量和安全性能
变形原因：材料 性能、加载条件 、环境因素
变形影响：产品 性能、使用寿命 、安全性能
结果解读与应用
测试结果：包括压力、强度、 刚度等各项性能指标
应用领域：根据性能特点，确 定塑料制品在特定领域的应用
结果解读：根据测试结果，分 析塑料制品的性能特点和适用 范围
优化建议：根据测试结果，提 出改进塑料制品性能的建议和 措施
目的：评估塑料制品的抗弯 性能
测试步骤：将样品放在弯曲 试验夹具上，调整载荷，记
录断裂时的载荷和变形量
结果分析：根据载荷和变形 量，计算弯曲强度、弯曲模
量等参数
应用领域：广泛应用于汽车、 电子、建筑等行业，评估塑
料制品的抗弯性能
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动态力学性能：物体在交变应力下的粘弹性行为
应力松弛：在恒应变情况下，应力随时间的变化
蠕变：在恒应力下，物体的形变随时间的变化
强度：材料所能承受的应力
韧性：材料断裂时所吸收的能量
形变性能 Deformation
弹性 Elasticity
普弹性 高弹性 High elasticity
横向单向单位宽度的 纵向单位宽度的增加
柔 拉伸柔量： 切变柔量： 可压缩度：
量
D 1
E
J 1 G
1 B
xE 1x(yz)
xy
xy
2G
yE 1y(xz)
yz
yz
2G
；
；
z E 1z(yx)
zx
zx
2G
各向同性材料的本构方程
E 9BG 3B G
3B2G
6B2G
理想不可压缩材料，体积不变，因此体积 应变为0，B=∞，E=3G，泊松比为0.5
普弹形变：
ε
1
E
t
高弹形变ε2 NhomakorabeaE2
(1 et /
)
t1
t2
塑性形变
ε
3
3
t
t1 t2
ε
ε3
ε2
ε1
ε2
ε1
ε3
蠕变及蠕变回复曲线
t
1 2 3E 1E 2(1e t) 3t
讨论：如果τ很长，分子间内摩擦阻力很大： 如果τ很短，分子间内摩擦阻力很小： 由蠕变曲线得到材料的本体粘度
蠕变的影响因素
如果在一定时间后去除外载，高聚物会逐渐回复到它原来的 状态，其蠕变回复过程可以看作是如下两个应力的叠加作用：
第2节 塑料力学性能对时间的依赖性
凡有时间依赖性的性质称为松弛特性，也称为弛 豫特性。高聚物力学行为的特性之一就是具有强 烈的时间依赖性，也就是说，高聚物的力学性能 随外力作用的时间而发生改变。时间t是评价高聚 物力学行为中不可或缺的重要参数。与时间有关 的材料的力学行为主要有蠕变及其回复、应力松 弛。
很多塑料产品，如塑料薄膜、纤维、
注射模塑制品等，视加工条件不同，往往表现出
不同程度的各向异性，在各个方向有不同的力学
性质，表征它们力学性能的材料常数远不止上述 几项。如单轴取向的材料，有5个独立的弹性模量， 包括纵向杨氏模量、横向杨氏模量、纵向剪切模
量、横向剪切模量和体积模量。此外还有纵向泊 松比和横向泊松比。
所以高聚物常称为粘弹性材料，这是聚合物材料的 又一重要特征。
第一节 概述
塑料是一种高聚物材料。高聚物材料是所有已知材料中 力学性能变化范围最宽的材料，包括从液体（熔体）、高 弹体到刚硬的玻璃体，不同状态下其力学行为差别很大。
如聚苯乙烯制品往往很脆，一敲就碎；尼龙制品则很坚 韧，不易变形也不宜破碎；而聚乙烯塑料薄膜则非常柔软。 高聚物力学性能的这种多样性，为其不同场合的应用提供 了广阔的选择余地。然而，与金属材料相比，高聚物是典 型的粘弹性材料，即同时具有粘性液体和弹性固体的双重 力学性能，其力学行为对温度和时间的依赖性很强。高聚 物的粘弹性使高聚物的力学性能变化复杂，并对高聚物制 品的加工和使用产生重要影响。
粘性 Viscosity
线性粘弹性
静态 Static
粘弹性
Linear viscoelasticity
viscoelasticity
动态 Dynamic
非线性粘弹性
Non-Linear viscoelasticity
应力松弛 蠕变 滞后 力学损耗
塑料聚合物的形变行为
断裂性能 Fracture
强 度 Strength 韧 性 Toughness
第三章 塑料聚合物的力学性能
Mechanics Property of Plastic Polymers
计划学时：6-8学时 主要参考书：
《高分子物理》何曼君等（P343-364） 《高分子物理》刘凤岐等（P289-330）
引言
材料受外力作用时的形变行为： 理想的弹性固体服从虎克定律——形变与时间无关
为了评价高聚物力学行为的时间依赖性，可以选 一定大小的应力作用于试样，观察它在不同时刻 应变的响应；或者给试样施加一应变，观察不同 时刻维持该应变所需的应力。
一、蠕变 1、定义：恒温、恒负荷下，高聚物材料的形变随时间的
延长逐渐增加的现象。 2、蠕变机理与曲线
在外力作用下，随着时间的延长，材料相继产生三 种形变，并且还可考察形变回复。
1(t)
0
0
0t t1 t t1
常用术语：
力学行为：指施加一个外力在材料上， 它产生怎样的形变（响应）
形变性能：非极限情况下的力学行为 断裂性能：极限情况下的力学行为
弹性：对于理想弹性体来讲，其弹性 形变可用胡克定律来表示，
即：应力与应变成正比关系，应变 与时间无关
粘性：在外力作用下，分子与分子之间发生位移， 理想的粘性流体其流动形变可用牛顿定律来描述： 应力与应变速率成正比
1-2 表征材料力学性能的基本物理量
受 简单拉伸
力
F
方
式
l0
F
简单剪切
F θ F
均匀压缩
参数
, , , , , E
受 外力F是与截面垂 外力F是与界面平 材料受到的是
力 直，大小相等，方 行，大小相等，方 围压力。
特
向相反，作用在同 向相反的两个力。 一直线上的两个力。
点
应变 应力
张应变：
l l0 l0
真应变：
l dl i l l0 i
张应力：
F
真应力： A 0
F A
切应变：
压缩应变：
r tg
是偏斜角
V V0
切应力：
s
F A0
压力P
弹 杨氏模量： 切变模量： 体积模量：
性 模
E F A0 l l0
量 泊淞比：
m m l l
G＝s F r A0tg
B P PV0 V
普弹性：大应力作用下，只产生小的、线性可逆 形变，它是由化学键的键长，键角变化引起的。 与材料的内能变化有关：形变时内能增加，形变 恢复时，放出能量，对外做功（玻璃态，晶态， 高聚物，金属，陶瓷均有这种性能），普弹性又 称能弹性。
高弹性：小的应力作用下可发生很大的可逆形变， 是由内部构象熵变引起的，所以也称熵弹性（橡 胶具有高弹性）
瞬间形变，瞬间恢复 理想的粘性液体服从牛顿定律——形变与时间成线性关系 高聚物：
分子运动 强烈地依赖于温度和外力作用时间
宏观力学性能
因此高分子的形变行为是与时间有关的粘性和弹性的组合
粘弹性——外力作用下，高聚物材料的形变性质兼具 固体的弹性和液体粘性的特征，其现象表 现为力学性质随时间而变化的力学松弛现象。