材料的拉伸性能测试

材料化学专业设计性实验

材料的拉伸性能测试

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同组人：

实验时间：6月19日

指导老师：

前言

PET 塑料：聚对苯二甲酸类塑料，自诞生以来被越来越多的使用，如今PET 塑料在1.薄膜片材方面2.包装瓶的应用3.电子电器4.汽车配件5.机械设备6.PET 塑料的成型加工等方面有着广泛的应用。随着PET 回收技术的成熟，在日益关注环境安全的现在和将来，PET 塑料的应用前景更加广泛。

伴随着PET 塑料进军工程机械与汽车制造领域，PET 的力学性能越来越受到人们的关注，本实验通过拉伸试验，测试不同速度下的PET 塑料的力学性能优劣。 实验目的：

1.熟悉高分子材料拉伸性能测试【1】标准条件和测试原理 2、掌握测定聚合物拉伸强度和断裂伸长率的测定方法 3、考察拉伸速度对聚合物力学性能的影响 4、对比不同聚合物的力学性能

实验原理【2】

：

拉伸试验是在规定的试验温度、试验速度和湿度条件下，对标准试样沿其纵轴方向施加拉伸载荷，直到试样被拉断为止。基本公式：

00

L L L -=

ε （2－13） 0

A F

=

σ （2－14） )

(000L L A FL E -==

εσ （2－15） 式中，ε伸长率即应变；σ为应力；L 为样品某时刻的伸长；0L 为初始长度；

0A 为初始横截面积；F 为拉伸力；E 为拉伸模量。

聚合物的拉伸性能可通过其应力－应变曲线来分析，典型的聚合物拉伸应力－应变曲线如图2－28（左）所示。在应力－应变曲线上，以屈服点为界划分为两个区域。屈服点之前是弹性区，即除去应力后材料能恢复原状，并在大部分该区域内符合虎克定律。屈服点之后是塑性区，即材料产生永久性变形，不再恢复原状。根据拉伸过程中屈服点的表现，伸长率的大小以及其断裂情况，应力－应变曲线大致可分为如图2－28（右）所示的五种类型：①软而弱；②硬而脆；③硬而强；④软而强；⑤硬而韧。

图2－28 五种典型聚合物拉伸应力－应变曲线

1－软而弱；2－硬而脆；3－硬而强；4－软而强；5－硬而韧

实验仪器与药品：

仪器设备

万能电子拉力，游标卡尺、直尺。

万能电子拉力机测试主体结构示意图，如图2－29所示。

图2－29万能电子拉力机测试主体结构示意图

1－传感器；2－主架；3－横梁控制器；4－夹具；5－横梁；6－记录仪；7－控

制台开关；8－控制面板；9－显示屏

实验药品：PET塑料

拉伸样条：哑铃型样条，测试标准：GB 13022-91。样条如下：

实验步骤：

1．用游标卡尺或测微计测每块试片的宽度和厚度。算出横截面最小处的截面积并将数值记录。

2．选择拉伸速度150mm/min

3．调整试验机负荷测量单元和变形测量单元零点，然后调整两个但愿标定值。4．选择合适夹具，调整夹具距离。

5．夹牢样品

6．选择XY记录仪量程零点，打下记录仪。

7．按横显调零键，横梁复位，开始拉伸，按最大保持键记录最大拉伸力，绘制载荷形变曲线。

8．试样断裂，停止读出最大负荷值和拉伸伸长值。

9．下降复位，重复5-8测两次

10．把速度改为200/300/400mm/min重复三次。

O

σ=[P/(bd)]*104 (Pa)

ε=[(L-L0)/L0]*100%

实验结果讨论

1．实验第二组，即拉伸速度为200mm/min时的实验失败，实验数据不可取。主要的原因可能是：装样品时，样品有些倾斜；样品有缺陷等。

2．由实验所得结果，可以看出：所测样品的断裂伸长率较小，弹性模量较大，说明样品是硬而脆的材料；随着实验拉伸速度的增大，在150-300mm/min变化时，拉伸强度有所下降，说明材料力学性能降低，而300mm/min后随着速度增加拉伸强度又有所升高，力学性能较速度低时的好。有次可以看出，拉伸速度能

在一定程度上反映材料的性能，选择材料时，要看情况而选择不同性能的材料。3．实验应力—应变曲线见附图。

实验小结

1．从本次实验中，再一次巩固了用微机控制万能试验机测定材料拉伸强度的方法。

2．通过本次实验，进一步掌握了拉伸试验机的工作原理和拉伸试验的操作方法。3．了解了此次所用样品“PET塑料”的一些性能。

参考文献

[1]方钦志,李慧敏,欧阳小东,赵泳.图像相关法在高分子材料拉伸性能研究中的应用[J].实验力学,2006,04:459-466.

[2]钟荣，周丹.材料化学专业实验讲义[J].2014，1：30-31.

[3]百度文库.

第一组

检测结果报表

GB 13022-91 塑料 薄膜拉伸性能试验方法

12.50

25.00

37.50

50.00

62.50

应力-应变曲线

9.060

18.12

27.18

36.24

45.30

应力-应变曲线

11.10

22.20

33.30

44.40

55.50

检测结果报表

GB 13022-91 塑料 薄膜拉伸性能试验方法

应力-应变曲线

11.54

23.08

34.62

46.16

57.70