塑料拉伸性能測試

1、教 學(xué) 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(yīng)力相應(yīng)6.7 硬度6.8 撕裂性能高分子材料的力學(xué)性能高分子材料的力學(xué)性能材料力學(xué)性能材料力學(xué)性能The four types of stressesMechanical properties of materials強(qiáng)度強(qiáng)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(qiáng)度：表示材料發(fā)生明顯塑性變形的抗力屈服強(qiáng)度：表示材料發(fā)生明顯塑性變形的抗力 PsPs或或 抗拉強(qiáng)度：抗拉強(qiáng)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(yīng)力大應(yīng)力剛度剛度(Stiffness)：外應(yīng)力作用下材料抵抗彈性變形能力。外應(yīng)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(yīng) 力應(yīng) 變強(qiáng)

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(qiáng)度拉伸強(qiáng)度：在拉伸試驗(yàn)中，試樣直至斷裂為止所承受的最大拉伸應(yīng)力。 拉伸應(yīng)力拉伸應(yīng)力：試樣在計(jì)量標(biāo)距范圍內(nèi)，單位初始橫截面上承受的拉伸負(fù)荷。拉伸斷裂應(yīng)力拉伸斷裂應(yīng)力：曲線上斷裂時(shí)的應(yīng)力。 拉伸屈服應(yīng)力拉伸屈服應(yīng)力：曲線上屈服點(diǎn)處的應(yīng)力。斷裂伸長率斷裂伸長率：試樣斷裂時(shí)，標(biāo)線間距離的增加量與初始標(biāo)距之比。 彈性模量彈性模量：比例極限內(nèi)，材料所受應(yīng)力與產(chǎn)生的相應(yīng)應(yīng)變之比。 屈服點(diǎn)屈服點(diǎn)：曲線上不隨增加的初始點(diǎn)。 應(yīng)變應(yīng)變：材料在應(yīng)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(yīng)力二、應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線1t應(yīng)力應(yīng)變曲線：A：脆性材料；B：具有屈服點(diǎn)的韌性材料；C：無屈服點(diǎn)的韌性材料拉伸強(qiáng)度；拉伸斷裂應(yīng)力； 拉伸屈服應(yīng)力；偏置屈服應(yīng)力；拉伸時(shí)的應(yīng)變；斷裂時(shí)的應(yīng)變；屈服時(shí)的應(yīng)變；偏置屈服時(shí)的應(yīng)變 1t2t3t4t1t2t3t4t高分子應(yīng)力-應(yīng)變過程 彈性形變彈性形變: （開始-Y）應(yīng)力隨應(yīng)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(yīng)力屈服應(yīng)力： 應(yīng)力在Y點(diǎn)達(dá)到極大值，這一點(diǎn)叫屈服點(diǎn)，其應(yīng)力y為屈服應(yīng)力。 強(qiáng)迫高彈形變強(qiáng)迫高彈形變（大形變） 過了Y點(diǎn)應(yīng)力反而降低，由于此時(shí)在大的外力幫助下，玻璃態(tài)聚合物本來被凍結(jié)的鏈段開

5、始運(yùn)動(dòng)，高分子鏈的伸展提供了材料的大的形變。這種運(yùn)動(dòng)本質(zhì)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(qiáng)迫高彈形變。這一階段加熱這一階段加熱可以恢復(fù)可以恢復(fù)。 應(yīng)變硬化應(yīng)變硬化 繼續(xù)拉伸時(shí)，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(dá)到B點(diǎn)時(shí)材料斷裂，斷裂時(shí)的應(yīng)力b即是抗張強(qiáng)度t；斷裂時(shí)的應(yīng)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(dāng)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(qiáng)，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(yīng)力應(yīng)變曲線 In(a)的特點(diǎn)是軟而弱。拉伸強(qiáng)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(diǎn)是硬而脆。拉伸強(qiáng)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(diǎn)是硬而強(qiáng)。拉伸強(qiáng)度和彈性模量大，且有適當(dāng)?shù)纳扉L率，如硬聚氯乙烯等。n(d)的特點(diǎn)是軟而韌。斷裂伸長率大，拉伸強(qiáng)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(yīng)力應(yīng)變曲線高分子典型應(yīng)力應(yīng)變曲線 IIIn (e)的特點(diǎn)是硬而韌。彈性模量大、拉伸強(qiáng)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(yīng)力-應(yīng)變特征性能模量屈服應(yīng)力拉伸強(qiáng)度斷裂伸長軟而弱低低低中等硬而脆高無中等低硬而強(qiáng)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(yīng)力

7、-應(yīng)變特征常用高分子材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線硬 塑 料應(yīng) 力纖 維軟 塑 料應(yīng) 變橡 膠6.1 拉伸性能三、 拉伸性能測試原理及試樣參照標(biāo)準(zhǔn)參照標(biāo)準(zhǔn)國標(biāo)國標(biāo)GB/T 1040-92GB/T 1040-921.原理 拉伸試驗(yàn)是對試樣延期縱軸方向施加靜態(tài)拉伸負(fù)荷，使其破壞，通過測量試樣的屈服力、破壞力和試樣標(biāo)距間的伸長來求得試樣的屈服強(qiáng)度拉伸強(qiáng)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(yàn)速度試驗(yàn)速度硬質(zhì)熱塑性塑硬質(zhì)熱塑性塑熱塑性增強(qiáng)塑料熱塑性增強(qiáng)塑料注塑注塑 模壓模壓4 4B C D E FB C D E F硬質(zhì)熱塑性塑料板硬

9、質(zhì)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(jī)械加工機(jī)械加工2 2A B C D E A B C D E F GF G軟質(zhì)熱塑性塑料及板軟質(zhì)熱塑性塑料及板注塑、模壓注塑、模壓 板材機(jī)械加工板材機(jī)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(qiáng)塑料）強(qiáng)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(jī)械加工機(jī)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(shí)驗(yàn)步驟測量方法即實(shí)驗(yàn)步驟

10、試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗(yàn)環(huán)境按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗(yàn)環(huán)境按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。在試樣中間平行部分做標(biāo)線，示明標(biāo)距。在試樣中間平行部分做標(biāo)線，示明標(biāo)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(diǎn)，取算術(shù)平均值。點(diǎn)，取算術(shù)平均值。夾具夾持試樣時(shí)，要使試樣縱軸與上下夾具中夾具夾持試樣時(shí)，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(yàn)速度，進(jìn)行試驗(yàn)。選定試驗(yàn)速度，進(jìn)行試驗(yàn)。記錄屈服時(shí)負(fù)荷，或斷

11、裂負(fù)荷及標(biāo)距間伸長。記錄屈服時(shí)負(fù)荷，或斷裂負(fù)荷及標(biāo)距間伸長。試樣斷裂在中間平行部分之外時(shí)，此試樣作廢，試樣斷裂在中間平行部分之外時(shí)，此試樣作廢，另取試樣補(bǔ)做。另取試樣補(bǔ)做。數(shù)據(jù)的處理數(shù)據(jù)的處理拉伸強(qiáng)度或拉伸斷裂應(yīng)力、拉伸屈服應(yīng)力、偏置屈服應(yīng)力按下拉伸強(qiáng)度或拉伸斷裂應(yīng)力、拉伸屈服應(yīng)力、偏置屈服應(yīng)力按下式計(jì)算：式計(jì)算：t=F/bd t：拉伸強(qiáng)度或拉伸斷裂應(yīng)力、拉伸屈服應(yīng)力等，：拉伸強(qiáng)度或拉伸斷裂應(yīng)力、拉伸屈服應(yīng)力等，MPa；F：最大負(fù)荷或斷裂負(fù)荷、屈服負(fù)荷、偏置屈服負(fù)荷，：最大負(fù)荷或斷裂負(fù)荷、屈服負(fù)荷、偏置屈服負(fù)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(jì)算：斷裂伸長率按下式計(jì)算：=(L-L0)/L0100% ：斷裂伸長率，：斷裂伸長率，%；L0：試樣原始標(biāo)距，：試樣原始標(biāo)距，mm； L：試樣斷裂時(shí)標(biāo)線間距離，：試樣斷裂時(shí)標(biāo)線間距離，mm。電子萬能試驗(yàn)機(jī)四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備擺錘式拉力試驗(yàn)機(jī)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