電子拉力機測定聚合物的應力

1、電子拉力機測定聚合物的應力 - 應變曲線作者:日期:上海衡翼橡膠材料實驗報告第頁（共頁）實驗名稱：電子拉力機測定聚合物的應力-應變曲線一. 實驗目的1. 掌握拉伸強度的測試原理和測試方法，掌握電子拉力機的使用方法及共工作原理； 2了解橡膠在拉伸應力作用下的形變行為，測試橡膠的應力-應變曲線；3. 通過應力-應變曲線評價材料的力學性能（初始模量、拉伸強度、斷裂伸長率）；4了解測試條件對測試結果的影響；5.熟悉高分子材料拉伸性能測試標準條件。二. 實驗原理隨著高分子材料的大量使用，人們迫切需要了解它的性能。而拉伸性能是高分子聚 合物材料的一種基本的力學性能指標。拉伸試驗是力學性能中一種常用的測試方

2、法，它是在規(guī)定的試驗溫度、濕度和拉伸 速度下，試樣上沿縱向施加拉伸載荷至斷裂。在材料試驗機上可以測定材料的屈服強度、 斷裂強度、拉伸強度、斷裂伸長率。影響高聚物實際強度的因素有：1）化學結構。鏈剛性增加的因素都有助于增加強度，極性基團過密或取代基過大， 阻礙鏈段運動，不能實現(xiàn)強迫高彈形變，使材料變脆。2）相對分子質量。在臨界相對分子質量之前，相對分子質量增加，強度增加，越 過后拉伸強度變化不大，沖擊強度隨相對分子質量增加而增加，沒有臨界值。3）支化和交聯(lián)。交聯(lián)可以有效增強分子鏈間的聯(lián)系，使強度提高。分子鏈支化程 度增加，分子間作用力小，拉伸強度降低，而沖擊強度增加。4）應力集中。應力集中處會成

3、為材料破壞的薄弱環(huán)節(jié)，斷裂首先在此發(fā)生，嚴重 降低材料的強度。5）添加劑。增塑劑、填料。增強劑和增韌劑都可能改變材料的強度。增塑劑使大 分子間作用力減少，降低了強度。又由于鏈段運動能力增強，材料的沖擊強度增加。惰 性填料只降低成本，強度也隨之降低，而活性填料有增強作用。6）結晶和取向。結晶度增加，對提高拉伸強度、彎曲強度和彈性模量有好處。結 晶尺寸越小，強度越高。取向使材料的強度提高幾倍甚至幾十倍，此外，取向后可以阻 礙裂縫向縱深方向發(fā)展。7）外力作用速度和溫度。衡翼拉伸試驗中提高拉伸速度和降低溫度都會使強度降 低。拉伸試驗的一個重要的優(yōu)點就是在一個相對簡單的測試中可以得到幾個有用的變 量。它

4、可以測定特定伸長率（典型 100%和300%）下的應力（300%的定伸應力）。此外 還可以得到扯斷伸長率、拉伸強度、斷裂強度。典型的拉伸應力應變曲線如圖1所示：根據(jù)國標，對測試試樣的厚度、測試速度和bn溫度有規(guī)定。試樣包括啞鈴型，兩邊平行的條形或*1.環(huán)形，啞鈴狀樣片（如圖2）最常見。/ B c3r三實驗材料與設備HY-0580電子拉力機，HY（CP）沖片機，厚度計，啞鈴形試樣用裁刀。萬能材料試驗機參數(shù)Mainspecifications1、最大負荷 Maxcapacity: 5000N以內(nèi)（任意選）2、荷重元精度拉力機 LoadAccuracy: 0.01%3、測試精度 Measuringa

5、ccuracy <± 0.5% （可出據(jù)國家計量報告）4、單位選擇:gf、Kgf、N、KN、LB5、操作方式Control :全電腦控制6測試軟件：中英轉換，還有一款最新八國語言的軟件。7、操作方式Control :全電腦控制8、有效寬度 Validwidth : 150mm9、有效拉伸空間Stroke： 800mm （根據(jù)需要可加高）10、 拉力機試驗速度 Tetxingspeed: 0.001500mm/min （任意調(diào)），也可達到 1000mm/mi n。11、速度精度 SpeedAccuracy ± 0.5%以內(nèi)；12、位移測量精度 StrokeAccurac

6、y: 土 0.5%以內(nèi)；13、變形測量精度 DisplacementAccuracy: 土 0.5%以內(nèi)14、安全裝置Safetydevice：電子限位保護，緊急停止鍵 Safeguardstroke15、專利系統(tǒng)：試驗全程無線遙控或儀器本身的液晶顯示屏控制16、夾具配置:根據(jù)用戶產(chǎn)品試樣要求定制夾具壹付17、機臺重量 MainUnitWeight :約 85kg18、電源電壓：220V19、主機尺寸：590*355*1640mmHY（ CP沖片機技術參數(shù)技術參數(shù)：1、行程：大于25mmHY （CP）沖片機（制試樣機）供橡膠制品、 塑料制品及科研單位進行拉力試驗前沖切 標準橡膠試片用。對于類似

7、材料，本機亦 可沖切。2、工作臺規(guī)格：320mm x 228mm3、裁刀規(guī)格：按用戶或標準要求（選配）4、外形尺寸：520mm x 450mm x 520mm5、 凈重：35kg各種橡膠試樣四實驗步驟圖1典型的拉伸應1）打開儀器電源，預熱15 20min。2）控制試樣厚度2.0mm,按國標剪裁試樣， 用厚度計測量真實的厚度，測量3點，去測量3點 的中位數(shù)作為式樣的厚度值。3）橡膠試樣的測試選定試驗速度。將啞鈴形試樣均勻加持在上、 下夾持器上，使拉力均勻分布在橫截面上。開動試 驗機，測試并記錄。4）按實驗施加的負荷和試樣尺寸，計算出相 應的應力值，并對應變作圖，得應力-應變曲線。 計算拉伸強度。

8、定伸應力、扯斷伸長率、扯斷永久變形。五. 衡翼拉力機計算方法和公式1）拉伸強度TS二Fm/Wt式中，TS :拉伸強度，MPa; Fm :記錄的最大力，N ; W:試樣狹小平行部分寬度， mm； t:試樣長度部分原始的厚度，mm；2）定伸應力Se = Fe/Wt式中，Se :定伸應力，MPa； Fe :給定應變下記錄的力，N。3）扯斷伸長率 Eb =（lb -1。）/1。100%式中，Io：式樣的初始標距，mm； lb:試樣斷裂時的標距，mm。4）扯斷永久伸長率Sb =山一1。）/10 100%式中，Sb :扯斷永久伸長率，% ； lt :試樣斷裂后，停放3min對起來的標距，mm；六. 實驗數(shù)

9、據(jù)及處理實驗原始數(shù)據(jù)：1用厚度計測量式樣長度部分的原始厚度，測量3次分別為1.856mm，1.869mm,1.880mm。取中間的厚度值作為試樣的原始厚度，即 1.869mm，原始標距長度為25mm。2. 對橡膠試樣采用邵氏硬度計測量其硬度值。把試樣放置在堅固的平面上，拿住硬度計，壓足中孔的壓針距離試塊邊緣至少 12m m,平穩(wěn)地把壓足壓在試樣上，不能有任 何振動，并保持壓足平行于試樣表面，以使壓針垂直地壓入試樣，所施加的力要剛好足 以使壓足和試樣完全接觸，除另有規(guī)定，必須在壓足和試樣完全按觸后1秒內(nèi)讀數(shù)。橡膠的試樣厚度不小于6mm，寬度不小于15mm，長度不小于35mm，試樣厚度不足6mm

10、時，可用同樣膠片重疊測定，但不超過3層。并要求膠片上下平行。檢定時室溫為23r i5C,檢定前硬度計在此溫度下至少存放 1小時。最后測得本實驗所用試樣的邵氏 硬度為68度。3. 在電子拉伸機上進行橡膠拉伸試驗所得的數(shù)據(jù)見附錄，由所得數(shù)據(jù)和載荷-位移曲 線，取點畫出應力應變曲線，按位移均勻取點如下，然后由：應變?yōu)? = ，應力為= FMPa，得到下表：L025A 6 "869表1拉伸試驗的載荷-位移及其對應的應力-應變數(shù)據(jù)位移 L(mm)載荷F(N)應變£應力o(MPa)位移 L(mm)載荷F（N）應變£應力o(MPa)0000.00033.834.21.3523.

11、0502.66.50.1040.58036.437.51.4563.3445.2100.2080.8923941.51.563.7017.8130.3121.15941.6451.6644.01310.4150.4161.33844.248.81.7684.3521316.50.521.47146.8531.8724.72615.618.50.6241.65049.4571.9765.08318.220.40.7281.81952622.085.52920.821.80.8321.94454.6662.1845.88623.423.50.9362.09657.270.52.2886.28726

12、261.042.31959.8752.3926.68828.6281.1442.49762.478.52.4967.00031.231.21.2482.782根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)，用Excel畫出橡膠拉伸的應力-應變曲線如圖3:圖3橡膠拉伸應力-應變曲線4. 根據(jù)附表數(shù)據(jù)，得到各種應力應變平均值如下：1) 拉伸強度：TS=8.8MPa；2) 對100%和300%定伸應力測量時，發(fā)現(xiàn)1、4兩組數(shù)據(jù)中，由于位移傳感器未夾 緊等原因，造成伸長率測量值變小，使得 300%伸長率的應力值為0,故只采用2、3兩 組數(shù)據(jù)，這樣得到100%和300%的定伸應力值分別為：100%： Se=(2.1+2.2)/2 M

13、Pa=2.15 MPa300%： Se=(7.1+7.6)/2 MPa=7.35 MPs。3) 扯斷伸長率為：Eb=301%；4) 扯斷永久伸長率：將拉斷后的橡膠試樣過3min后測量標距點之間的距離為：26m m。這樣扯斷永久伸長率為：Sb=(26-25)/25X 100%=4%七. 實驗結果分析討論根據(jù)以上的應力應變值的計算可以明顯看出橡膠的彈性非常好， 其伸長率可以達到 300%以上，遠遠大于一般的材料，但是它的強度很低，只有 7MPa左右，大概比低碳鋼 的屈服強度低兩個數(shù)量級，其硬度也是比較低的。通過本次試驗的學習，基本上掌握了拉伸強度的測試原理和測試方法，掌握了電子 拉力機的使用方法和工作原理，而且根據(jù)載荷 -位移曲線畫出了應力-應變曲線，并計算出了橡膠的斷裂強度、扯斷伸長率