高分子材料的拉伸性能

1、.高分子材料的拉伸性能測試實驗指導(dǎo)書一、實驗?zāi)康?、測試熱塑性塑料拉伸性能。2、掌握高分子材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線的繪制。4、了解塑料抗張強度的實驗操作。二、實驗原理拉伸試驗是材料最基本的一種力學(xué)性能試驗方法，可以得到材料的各種拉伸性能，包括拉伸強度、彈性模量、泊松比、伸長率、應(yīng)力-應(yīng)變曲線等。拉伸試驗是指在規(guī)定的溫度、濕度和試驗速度下，在試樣上沿縱軸方向施加拉伸載荷使其破壞，此時材料的性能指標如下： 1.拉伸強度為： (1)式中 -拉伸強度，mpa;p-破壞載荷（或最大載荷)，n;b-試樣寬度，cm;h-試樣厚度，cm.2.拉伸破壞(或最大載荷處)的伸長率為： (2) 式中 -試樣拉伸破壞(或最大

2、載荷處)伸長率，%; l0-破壞時標距內(nèi)伸長量，cm;l0-測量的標距，cm, 3.拉伸彈性模量為： (3)式中 et-拉伸彈性模量，mpa； p荷載-變形曲線上初始直線段部分載荷量，n； l0與載荷增量對應(yīng)的標距內(nèi)變形量，cm。4.拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線如果材料是理想彈性體，抗張應(yīng)力與抗張應(yīng)變之間的關(guān)系服從胡克定律，即： = e式中: e楊氏模量或拉伸模量；應(yīng)力；應(yīng)變 精品.聚合物材料由干本身長鏈分子的大分子結(jié)構(gòu)持點，使其具有多重的運動單元，因此不是理想的彈性體，在外力作用下的力學(xué)行為是一個松弛過程，具有明顯的粘彈性質(zhì)。拉伸試驗時因試驗條件的不同，其拉伸行為有很大差別。起始時，應(yīng)力增加，應(yīng)變也增

3、加，在a點之前應(yīng)力與應(yīng)變成正比關(guān)系，符合胡克定律，呈理想彈性體。a點叫做比例極限點。超過a點后的一段，應(yīng)力增大，應(yīng)變?nèi)栽黾?，但二者不再成正比關(guān)系，比值逐漸減小；當(dāng)達到y(tǒng)點時，其比值為零。y點叫做屈服點。此時彈性模最近似為零，這是一個重要的材料持征點。對塑料來說，它是使用的極限。如果再繼續(xù)拉伸，應(yīng)力保持不變甚至還會下降，而應(yīng)變可以在一個相當(dāng)大的范圍內(nèi)增加，直至斷裂。斷裂點的應(yīng)力可能比屈服點應(yīng)力小，也可能比它大。斷裂點的應(yīng)力和應(yīng)變叫做斷裂強度和斷裂伸長率。高分子材料是多種多樣的，它們的應(yīng)力應(yīng)變曲線也是多樣的并且受外界條件的極大影響。材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線下的面積，表示其反抗外力時所做的功，因此根據(jù)應(yīng)力

4、應(yīng)變曲線的形狀就可以大致判斷出該材料的強度和韌性。精品.三、儀器裝置與原材料微機控制萬能材料試驗機 1套游標卡尺 1個按照標準制備啞鈴型樣條 pp，ps若干四、試驗步驟1試驗前的準備(1)試樣制作：在拉伸試驗中，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)脑嚇有螤詈统叽?，使其拉伸時在有效部分斷裂。一般都是啞鈴形試樣，主要是選擇適當(dāng)?shù)倪^渡圓弧半徑和有效寬度。在塑料拉伸試驗國家標準方法中，對各種試樣(如壓注、壓制、澆鑄、硬板材、軟片、薄膜等)的形狀、尺寸、圓弧半徑都做了統(tǒng)一的規(guī)定，準備試佯時應(yīng)嚴格按照尺寸加工制作。(2)試樣預(yù)處理：如前所述測試結(jié)果與溫度、濕度有密切關(guān)系，因此在測試之前除了進行必要的后處理(如退火、淬火)之外，還

5、需在與試驗條件相同的條件下放置一定時間，使試樣與試驗條件的環(huán)境達到平衡。一般試樣愈硬厚。這段時間應(yīng)愈長一些，這在國家標準中都有規(guī)定。(3)拉力試驗機的準備工作：耍保證測試順利進行利和結(jié)果準確，拉力試驗機的良好工作狀態(tài)是必不可少的。微機控制萬能材料試驗機的準備工作包括： 首先調(diào)節(jié)工作室的溫度和濕度使之符合國家標準的要求。(本實驗不作要求) 開啟試驗機的總電源，預(yù)熱10分鐘。 選擇合適量程的力傳感器。把選定的傳感器放到主機頂部傳感器座上固定，用電纜把傳感與測力放大器相連，同時在傳感器上裝好夾具。 2測試步驟1）在實驗前用游標卡尺精確測量厚度。每根試樣測量三點取算術(shù)均值，并計算截面積a0，用游標卡尺

6、在試上對稱選取l0=25mm作為標線間距離。 2）試驗條件：打開試驗機拉伸軟件，選擇所需拉伸速率，本實驗選取(mmmin)：5， 50。3）把試樣夾持在上夾具，并保持豎直。輕按下行開關(guān)，夾緊試樣下端。4）儀器負荷調(diào)零，位移調(diào)零。5) 按運行按鈕，開始試驗。實驗過程中，電腦程序上自動記錄了x-y（載荷-形變）曲線。精品. 6) 試樣斷裂后，保存試樣數(shù)據(jù)。 7)重復(fù)步驟3-6，完成本組實驗。3.關(guān)閉試驗機和拉伸機，打掃衛(wèi)生，清理場地。五、數(shù)據(jù)處理1、由試樣的初始尺寸計算抗拉強度、斷裂強度；試樣有效部分長度人l0，試樣厚度d，試樣有效部分寬度b，抗拉強度的計算： = f / (b*d) 其中f是最大

7、破壞載荷，由于不同材料拉伸時斷裂點的載荷可能小于屈服點載荷，也可能大于屈服點載荷。因此計算抗拉強度時所指的是最大破壞載荷，不一定是斷裂點的載荷，而是應(yīng)力-應(yīng)變曲線上最大應(yīng)力點的載荷。 3斷裂伸長率 （ll0）/ l0）100其中l(wèi)0試樣韌始有效長度，l是試樣斷裂時標線間的距離。ll0 =l是試樣拉伸至斷裂時的總伸長值可以從載荷形變x-y曲線上直接讀出。 4起始彈性模量etet / 式中：，分別是比例極限點以內(nèi)任一點的應(yīng)力與應(yīng)變。et可以直接從x-y曲線上求得。et = (f *l0) / b*d*（ll0）4、由拉伸記錄曲線繪制應(yīng)力應(yīng)變曲線。六、思 考 題 1、高分子材料有幾種類型的應(yīng)力-應(yīng)變曲線?2、比較橡膠、塑料及纖維的應(yīng)力-應(yīng)變曲線有何不同? 3、溫度對拉伸性能什么影響？七、實驗參考書1、何平笙、楊海洋、朱平平主編：高分子物理實驗，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2002。 2、劉建平、鄭玉斌主編：高分子科學(xué)與材料工程實驗，化學(xué)工業(yè)出版社，2005。 3、韓哲文主編：高分