塑料拉伸性能測試

1、教 學 情 境 六高分子材料性能測試方法6.1 拉伸性能6.2 彎曲性能6.3 壓縮性能6.4 沖擊性能6.5 剪切性能6.6 蠕變和應力相應6.7 硬度6.8 撕裂性能高分子材料的力學性能高分子材料的力學性能材料力學性能材料力學性能The four types of stressesMechanical properties of materials強度強度(Strength)：材料在載荷作用下抵抗塑性變形或破材料在載荷作用下抵抗塑性變形或破壞的最大能力。壞的最大能力。屈服強度：表示材料發(fā)生明顯塑性變形的抗力屈服強度：表示材料發(fā)生明顯塑性變形的抗力 PsPs或或 抗拉強度：抗拉強度：b b=

2、P=Pb b/F/F0 0 斷裂前單位面積上所承受的最斷裂前單位面積上所承受的最大應力大應力剛度剛度(Stiffness)：外應力作用下材料抵抗彈性變形能力。外應力作用下材料抵抗彈性變形能力。 彈性模量：彈性模量：E E/韌性韌性(Ductility)：材料從塑性變形到斷裂全過程中吸收材料從塑性變形到斷裂全過程中吸收能量的能力。能量的能力。斷裂韌性：斷裂韌性：K KICIC塑性塑性(Plasticity)：外力作用下，材料發(fā)生不可逆的永外力作用下，材料發(fā)生不可逆的永久性變形而不破壞的能力。久性變形而不破壞的能力。Mechanical properties of materials應 力應 變強

3、度范疇剛度范疇塑性范疇韌性范疇Mechanical properties of materials一、定義一、定義拉伸強度拉伸強度：在拉伸試驗中，試樣直至斷裂為止所承受的最大拉伸應力。 拉伸應力拉伸應力：試樣在計量標距范圍內(nèi)，單位初始橫截面上承受的拉伸負荷。拉伸斷裂應力拉伸斷裂應力：曲線上斷裂時的應力。 拉伸屈服應力拉伸屈服應力：曲線上屈服點處的應力。斷裂伸長率斷裂伸長率：試樣斷裂時，標線間距離的增加量與初始標距之比。 彈性模量彈性模量：比例極限內(nèi)，材料所受應力與產(chǎn)生的相應應變之比。 屈服點屈服點：曲線上不隨增加的初始點。 應變應變：材料在應力作用下，產(chǎn)生的尺寸變化與原始尺寸之比。6.1 拉伸

4、性能拉伸性能二、應力二、應力- -應變曲線應變曲線1t應力應變曲線：A：脆性材料；B：具有屈服點的韌性材料；C：無屈服點的韌性材料拉伸強度；拉伸斷裂應力； 拉伸屈服應力；偏置屈服應力；拉伸時的應變；斷裂時的應變；屈服時的應變；偏置屈服時的應變 1t2t3t4t1t2t3t4t高分子應力-應變過程 彈性形變彈性形變: （開始-Y）應力隨應變正比地增加，直線斜率=楊氏模量E。由高分子的鍵長鍵角變化引起的。 屈服應力屈服應力： 應力在Y點達到極大值，這一點叫屈服點，其應力y為屈服應力。 強迫高彈形變強迫高彈形變（大形變） 過了Y點應力反而降低，由于此時在大的外力幫助下，玻璃態(tài)聚合物本來被凍結的鏈段開

5、始運動，高分子鏈的伸展提供了材料的大的形變。這種運動本質上與橡膠的高彈形變一樣，只不過是在外力作用下發(fā)生的，為了與普通的高彈形變相區(qū)別，通常稱為強迫高彈形變。這一階段加熱這一階段加熱可以恢復可以恢復。 應變硬化應變硬化 繼續(xù)拉伸時，由于分子鏈取向排列，使硬度提高，從而需要更大的力才能形變。 斷裂斷裂 達到B點時材料斷裂，斷裂時的應力b即是抗張強度t；斷裂時的應變b又稱為斷裂伸長率。直至斷裂，整條曲線所包圍的面積S相當于斷裂功。E越大，說明材料越硬，相反則越軟；b或y越大，說材料越強，相反則越弱；b或S越大，說明材料越韌，相反則越脆。高分子典型應力應變曲線 In(a)的特點是軟而弱。拉伸強度低，

6、彈性模量小，且伸長率也不大，如溶脹的凝膠等。n(b)的特點是硬而脆。拉伸強度和彈性模量較大，斷裂伸長率小，如聚苯乙烯等。 n(c)的特點是硬而強。拉伸強度和彈性模量大，且有適當?shù)纳扉L率，如硬聚氯乙烯等。n(d)的特點是軟而韌。斷裂伸長率大，拉伸強度也較高，但彈性模量低，如天然橡膠、順丁橡膠等。高分子典型應力應變曲線高分子典型應力應變曲線 IIIn (e)的特點是硬而韌。彈性模量大、拉伸強度和斷裂伸長率也大，如聚對苯二甲酸乙二醇酯、尼龍等高分子材料的典型應力-應變特征性能模量屈服應力拉伸強度斷裂伸長軟而弱低低低中等硬而脆高無中等低硬而強高高高中等軟而韌低低中等高硬而韌高高高高高分子材料的典型應力

7、-應變特征常用高分子材料的應力-應變曲線硬 塑 料應 力纖 維軟 塑 料應 變橡 膠6.1 拉伸性能三、 拉伸性能測試原理及試樣參照標準參照標準國標國標GB/T 1040-92GB/T 1040-921.原理 拉伸試驗是對試樣延期縱軸方向施加靜態(tài)拉伸負荷，使其破壞，通過測量試樣的屈服力、破壞力和試樣標距間的伸長來求得試樣的屈服強度拉伸強度和伸長率。拉伸性能低碳鋼鋁合金鑄鐵高分子材料符合材料2. 高分子試樣的制備和尺寸要求高分子試樣的制備和尺寸要求I ：I型試樣及尺寸圖圖 I型試樣型試樣表6-2 II II型試樣尺寸要求2.II型試樣及尺寸型試樣及尺寸圖圖 II型試樣型試樣表6-2 I I型試樣

8、尺寸要求2.試樣的制備和尺寸要求試樣的制備和尺寸要求III ：III型試樣及尺寸圖圖 III型試樣型試樣表6-2 III III型試樣尺寸要求2.試樣的制備和尺寸要求試樣的制備和尺寸要求IV ：IV型試樣及尺寸圖圖 IV型試樣型試樣表6-2 IV IV型試樣尺寸要求2.試樣的制備和尺寸要求試樣的制備和尺寸要求V ：塑料材料選擇試樣類型測塑料材料選擇試樣類型測試速度參考試速度參考 試樣材料試樣材料類型類型試樣制備方法試樣制備方法最佳厚度最佳厚度mmmm試驗速度試驗速度硬質熱塑性塑硬質熱塑性塑熱塑性增強塑料熱塑性增強塑料注塑注塑 模壓模壓4 4B C D E FB C D E F硬質熱塑性塑料板硬

9、質熱塑性塑料板 熱固性塑料板含層壓板熱固性塑料板含層壓板機械加工機械加工2 2A B C D E A B C D E F GF G軟質熱塑性塑料及板軟質熱塑性塑料及板注塑、模壓注塑、模壓 板材機械加工板材機械加工和沖切加工和沖切加工2 2F G H IF G H I熱固性塑料熱固性塑料( (含填充、增含填充、增強塑料）強塑料）注塑注塑 模壓模壓C C熱固性塑料板熱固性塑料板機械加工機械加工B C DB C DA:150%，B:220%，C:520%，D:1020%，E:2010%，F(xiàn):5010%，G:10010%，H:20010%，I:50010%。3. 測量方法即實驗步驟測量方法即實驗步驟

10、試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗環(huán)境按國家標準規(guī)定。試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗環(huán)境按國家標準規(guī)定。在試樣中間平行部分做標線，示明標距。在試樣中間平行部分做標線，示明標距。測量試樣中間平行部分的厚度和寬度，精確到測量試樣中間平行部分的厚度和寬度，精確到0.01mm0.01mm，IIII型試樣中間平行部分的寬度，精確型試樣中間平行部分的寬度，精確到到0.05mm0.05mm，測，測3 3點，取算術平均值。點，取算術平均值。夾具夾持試樣時，要使試樣縱軸與上下夾具中夾具夾持試樣時，要使試樣縱軸與上下夾具中心連線重合，且松緊適宜。心連線重合，且松緊適宜。選定試驗速度，進行試驗。選定試驗速度，進行試驗。記錄屈服時負荷，或斷

11、裂負荷及標距間伸長。記錄屈服時負荷，或斷裂負荷及標距間伸長。試樣斷裂在中間平行部分之外時，此試樣作廢，試樣斷裂在中間平行部分之外時，此試樣作廢，另取試樣補做。另取試樣補做。數(shù)據(jù)的處理數(shù)據(jù)的處理拉伸強度或拉伸斷裂應力、拉伸屈服應力、偏置屈服應力按下拉伸強度或拉伸斷裂應力、拉伸屈服應力、偏置屈服應力按下式計算：式計算：t=F/bd t：拉伸強度或拉伸斷裂應力、拉伸屈服應力等，：拉伸強度或拉伸斷裂應力、拉伸屈服應力等，MPa；F：最大負荷或斷裂負荷、屈服負荷、偏置屈服負荷，：最大負荷或斷裂負荷、屈服負荷、偏置屈服負荷，N；b：試樣寬度，：試樣寬度，mm；d：試樣厚度，：試樣厚度，mm。n斷裂伸長率按下式計算：斷裂伸長率按下式計算：=(L-L0)/L0100% ：斷裂伸長率，：斷裂伸長率，%；L0：試樣原始標距，：試樣原始標距，mm； L：試樣斷裂時標線間距離，：試樣斷裂時標線間距離，mm。電子萬能試驗機四、實驗設備擺錘式拉力試驗機五、五、影響拉伸性能的因素影響拉伸性能的因素(1)成型條件：由試樣自身的微觀