八_聚合物的拉伸应力应变曲线

• 2、仪器、设备
实验设备为CMT微机控制电子万能试验机
实验步骤
• 1 按以下顺序开机：试验机——>打印机— —>计算机。每次开机后，最好要预热10分 钟，待系统稳定后，再进行试验工作。 • 2 双击电脑桌面图标 ，进入试验 软件，选择好联机的用户名和密码 选择对应的传感器（本实验为1号传感器） 后击 。
(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。
仪器、 仪器、设备和材料
1、 材料试样 (1) 试样的类型和尺寸
① I型试样 I型试样形状及尺寸分别见图2-1 和表1-1。
• 8 重复上述5-6步骤做完5个试样后，试验 完成。点击 ,打印试验报告。 • 9 关闭试验窗口及软件。关机顺序：试验 软件——>试验机——>打印机——>计算机。
实验数据与处理
• 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。
σt1 －拉伸强度；－拉伸时的应变； εt1 σt－拉伸断裂应力；t－断裂时的应 2 ε2 σ εt3 变；t3－拉伸屈服应力；－屈服时 σ εt 4 的应变；t 4－偏置屈服应力；－偏
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。
应力与应变之间服从虎克定律，即： 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。
III型仅用于测定拉伸强度
(3) 试样的制备及要求
①试样制备和外观检查，按GB 1039规定进行。 ②试样厚度除表中规定外，板材厚度d≤l0mm时， 可用原厚为试样厚度；当厚度d>10mm时，应从两 面等量机械加工至10mm，或按产品标准规定加工。 ③每组试样不少于5个，对各向异性的板材应分 别从平行与主轴和垂直与主轴的方向各取一组试 样。
八_聚合物的拉伸应力 聚合物的拉伸应力 应变曲线
目的和要求
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。 3、测定聚丙烯等材料的屈服强度，断裂强度 和断裂伸长率，并理解应力—应变曲线的 意义； 4、掌握高聚物的静载拉伸实验方法。
实验原理
1、应力—应变曲线
图2-1 I型试样 型试样
I型试样尺寸 型试样尺寸(mm) 表 1-1 I型试样尺寸
• ② II型试样
II型试样形状及尺寸分别见图2-2和表1-2。
图2-2 II型试样 型试样 II型试样尺寸 表1-2 II型试样尺寸
③ III型试样形状及尺寸分别见图2-3和表1-3。
图2-3 III型试样 型试样 表1-3 III型试样尺寸(mm) III型试样尺寸(mm) 型试样尺寸
• 2、断裂伸长率 εt
εt =
εt按式(1-2)计算：
（1-2）
G−G0 ×100% G0
式中εt ——断裂伸长率，％； Go ——试样原始标距，mm； G ——试样断裂时标线间距离，mm。 • 3、标准偏差值S S按式(1-3)计算：
S=
∑(X − X)
i
2
n −1
（1-3）
式中 S ——标准偏差值， Xi——单个测定值， X ——一组测定值的算数平均值： n ——一测定个数． σ ε • 4、计算结果以算术平均值表示， t取三位有效数值， t取二位有 效数值，S取二位有效数值。
σ屈
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 。
思考题
1 如何根据高分子材料的应力—应变曲线来 判断材料的性能？ 2 在拉伸实验中，有时测试软件无法给出试 样模量值，这是为什么？ 3 拉伸速度对测试结果有何影响?
4、由于不同的高分子材料，在结构上不同，表现为 应力-应变曲线的形状也不同。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。
置屈服时的应变X％； A－脆性材料；B－具有屈服点 的韧性材料；C－无屈服点的韧性 材料
拉伸应力-应变曲线 图3-1 拉伸应力 应变曲线
σt 按式(1-1)计算：
P σt = bd
（1-1） 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 ——试样宽度，mm； d ——试样厚度，mm。 各应力值在拉伸应力-应变曲线上的位置见图3-1。
④ IV型试样形状及以下分别见图2-4和表1-4。
表1-4
图2-4 IV型试样 型试样 IV型试样尺寸 型试样尺寸(mm) IV型试样尺寸(mm)
Hale Waihona Puke Baidu
(2)试样类型的选择 不同的材料由于尺寸效应不同， 故应尽量减少缺陷和结构不均匀性对测定结果的影响，按 表2选用国家标准规定的拉伸试样类型以及相应的实验速 度。
• 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。 • 4 点击新试验，选择相应的塑料拉伸试验 方案(试验方案的设置参照软件说明书)， 输入试样的原始用户参数如尺寸等，如下 所示。多根试样直接按回车键生成新记录。
• 5 分别将上、下夹具装到试验机的上、下接头上，插上插 销，旋紧锁紧螺母。先搬动上夹具的上搬把，使钳口张开 适当的宽度，大于所装试样的厚度即可；将试样一端放入 上夹具钳口之间，并使试样位于钳口的中央，松开上搬把， 将试样上端夹紧。在夹好试样一端后，力值清零（点击力 窗口的 按钮）再夹另一端。 • 6 将大变形的上下夹头夹在试样的中部，并保证上下夹头 之间的顶杆接触，以保证试样原始标距的正确。本实验顶 杆的间距设置为50mm。 • 7 点击 ，开始自动试验。试验自动结束后， 软件显示试验结果，包括试样的拉伸断裂强度、断裂伸长 率和弹性模量等结果参数。