聚合物在拉力下的應力-應變測試是一種廣泛使用的zui基礎的力學試驗,聚合物的應力-應變曲線提供力學行為的許多重要線索,利用測試力學性能從而得到有用的表征參數(楊氏模量、屈服應力、屈服伸長率、破壞應力、極限伸長率、斷裂能)以評價材料抵抗載荷、抵抗變形和吸收能量的性質優(yōu)劣;從寬廣的試驗溫度和試驗速度范圍內測得的應力-應變曲線,有助于判斷聚合物材料的強弱、硬軟、韌脆和粗略估計聚合物所處的狀態(tài)與拉伸取向過程,以及為設計和應用部門選取*材料而提供科學依據。
是將聚合物材料的刺激(載荷)和響應(變形)由換能裝置轉變?yōu)殡娦盘杺魅胱詣佑涗泝x,掃描出載荷-變形(或載荷-時間)曲線,經計算處理后,可得到應力-應變曲線。電子拉力機除了應用于力學試驗中zui常用的拉伸試驗外,還可進行壓縮、彎曲、剪切、撕裂、剝離以及疲勞、應力松弛等各種力學試驗,是測定和研究聚合物材料的力學行為和機械性能的有效手段。
一、目的要求
1.熟悉電子的使用。
2.測定聚合物的載荷p-時間t曲線,計算各種拉伸力學性能。
3.觀察裂紋和裂縫現象。
二、原理
拉伸試驗是在規(guī)定的試驗溫度、濕度與速度條件下,對標準試樣沿其縱軸方向施加拉伸載荷,并使其破壞。拉伸時,試樣在縱軸方向受到的標稱應力σ為
σ=p/a0 (1)
式中,p為拉伸載荷;a0為試樣的初始截面積。試樣的伸長率,即應變ε為
ε=δl/l0 (2)
式中,l0為試樣標線間的初始長度;δl為拉伸后試樣標線間原長的增量。根據拉伸過程中屈服點的表現、伸長率大小及其斷裂情況,應力-應變曲線大致可分為五種類型;①軟而弱;②硬而脆;③硬而強;④軟而韌;⑤硬而韌(圖30-1)。但是,隨著試驗條件(溫度、濕度、速度)的變化,聚合物的應力-應變行為可以發(fā)生脆性-韌性互變,這是聚合物材料具有粘彈性的緣故。
圖30-1 聚合物的拉伸應力-應變曲線類型
(a)軟而弱 (b)硬而脆 (c)硬而強 (d)軟而韌 (e)硬而韌
在σ-ε曲線上,以屈服點y為界劃分為兩個區(qū)域,屈服點之前是彈性區(qū),即除去應力,材料能恢復原狀;屈服點之后是塑性區(qū),即材料產生*變形,不再恢復原狀(圖30-2)。因而,我們也可將聚合物的拉伸力學性能分為彈性區(qū)的力學性能(圖30-3)。
(a) (b)
(a)彈性區(qū)與塑性區(qū) (b)彈性應變εe
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