试验1高分子材料拉伸强度测定

实验1 高分子材料拉伸强度测定

一、实验目的

1、测定聚丙烯材料的屈服强度、断裂强度和断裂伸长，并画应力—应变曲线；

2、观察结晶性高聚物的拉伸特征；

3、掌握高聚物的静载拉伸实验方法。

二、实验原理

1、应力—应变曲线

本实验是在规定的实验温度、湿度及不同的拉伸速度下，在试样上沿轴向方向施加静态拉伸负荷，以测定塑料的力学性能。

拉伸实验是最常见的一种力学实验，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。

结晶性高聚物的应力—应变曲线分三个区域，如图1所示。

（1）OA段曲线的起始部分，近似直线，属普弹性变形，是由于分子的键长、键角以及原子间的距离改变所引起的，其形变是可逆的，应力与应变之间服从胡克定律。即：

σ=Έε

式中σ——应力，MPa；

ε——应变，%；

Ε——弹性模量，MP 。

A为屈服点，所对应力屈服应力或屈服强度。

（2）BC段到达屈服点后，试样突然在某处出现一个或几个“细颈”现象，出现细颈现象的本质是分子在该自发生取向的结晶，该处强度增大，拉伸时细颈不会变细拉断，而是向两端扩展，直至整个试样完全变细为止，此阶段应力几乎一变，而变形增加很大。

（3）CD段被均匀拉细后的试样，再长变细即分子进一步取向，应力随应变的增大而

增大，直到断裂点D，试样被拉断，D点的应力称为强度极限，即抗拉强度或断裂强度σ，是材料重要的质量指标，其计算公式为：

σ=P/（b×d） (MPa)

式中P——最大破坏载荷，N；

b——试样宽度，mm；

d——试样厚度，mm；

断裂伸长率ε是试样断裂时的相对伸长率，ε按下式计算：

ε=（F-G）/G×100%

式中 G——试样标线间的距离，mm；

F——试样断裂时标线间的距离，mm。

三、实验设备、用具及试样

1、电子式万能材料试验机WDT-20KN。

2、游标卡尺一把

3、聚丙烯（PP）标准试样6条，拉伸样条的形状（双铲型）如图2所示。

L——总长度（最小），150mm；

b——试样中间平行部分宽度，10±0.2mm；

C——夹具间距离，115mm；

d——试样厚度，2~10mm；

G——试样标线间的距离，50±0.5mm；

h——试样端部宽度，20±0.2mm；

R——半径，60mm。

四、实验步骤

准备两组试样，每组三个样条，且用一种速度，A组25mm/min，B组5mm/min。

1、熟悉万能试验机的结构，操作规程和注意事项。

2、用游标卡尺量样条中部左、中、右三点的宽度和厚度，精确到0.02mm，取平均值。

3、实验参数设定

接通电源，启动试验机按钮，启动计算机；

双击桌面上“MCGS环境”进入系统主界面；分别点击“试验编号”、“试样设定”、“试样参数”、“测试项目”等按扭，设定参数。

设定试验编号；注意试验编号不能重复使用；

试样设定：

试验类型：拉伸

横梁方向：向上

横梁速度：5或25mm/min

变形测量：横梁位移

试验结束条件：当负荷降到20%（最大）时

传感器选择：下空间20000N

曲线选择：负荷-形变；

设定试样参数：板材宽度厚度

标距：50

每批数量： 3；

测试项目：最大负荷点、破裂点、断裂伸长率；

装夹试样：点击黄色三角形升降键将横梁运行到适当的位置，夹好试样；

4、试验：点击负荷清零和变形清零，点击开始试验，进行拉伸试验，观察拉伸过程的变形特征，直到试样断裂为止，记录试验数据；

5、结果分析：点击主界面的“分析”，进入曲线分析界面，手动分析时，在分析结果区域中用鼠标左键双可击对应的字母，然后在对应的曲线处单击，便可显示对应的数据，要想取消某一分析点，可在分析结果区域中，用鼠标左键双击对应的字母，然后双击鼠标右键即可；

6、改变速度，重复做第二组试样。

五、实验注意事项

1、实验前要认真预习，集中精神听指导讲解，操作试验机时，认真细致，注意安全。

2、同组同学要分工协作，每人负责一项内容，有计算的要轮换。

六、实验报告要求

1、简述实验原理。

2、明确操作步骤和注意事项。

3、做好原始记录。

4、详细记录拉伸过程中观察到的现象，结合学过的理论知识分析现象产生原因（包括变形情况，表面及颜色变化，断裂情况及断面牲等）。

七、预习要求

1、搞清实验原理；

2、了解万能试验机结构，操作规程及注意事项（来实验室进行）。

3、写好预习报告，准备记录表格。

八、实验记录参考表格

实验名称：实验设备名称及型号规格

思考题

1、对于哑铃形试样如何使试样在拉伸时在有效部分断裂？

2、一般塑料的拉伸强度为多少？