聚合物在拉力下的应力-应变测试是一种广泛使用的zui基础的力学试验,聚合物的应力-应变曲线提供力学行为的许多重要线索,利用测试力学性能从而得到有用的表征参数(杨氏模量、屈服应力、屈服伸长率、破坏应力、极限伸长率、断裂能)以评价材料抵抗载荷、抵抗变形和吸收能量的性质优劣;从宽广的试验温度和试验速度范围内测得的应力-应变曲线,有助于判断聚合物材料的强弱、硬软、韧脆和粗略估计聚合物所处的状态与拉伸取向过程,以及为设计和应用部门选取*材料而提供科学依据。
是将聚合物材料的刺激(载荷)和响应(变形)由换能装置转变为电信号传入自动记录仪,扫描出载荷-变形(或载荷-时间)曲线,经计算处理后,可得到应力-应变曲线。电子拉力机除了应用于力学试验中zui常用的拉伸试验外,还可进行压缩、弯曲、剪切、撕裂、剥离以及疲劳、应力松弛等各种力学试验,是测定和研究聚合物材料的力学行为和机械性能的有效手段。
一、目的要求
1.熟悉电子的使用。
2.测定聚合物的载荷p-时间t曲线,计算各种拉伸力学性能。
3.观察裂纹和裂缝现象。
二、原理
拉伸试验是在规定的试验温度、湿度与速度条件下,对标准试样沿其纵轴方向施加拉伸载荷,并使其破坏。拉伸时,试样在纵轴方向受到的标称应力σ为
σ=p/a0 (1)
式中,p为拉伸载荷;a0为试样的初始截面积。试样的伸长率,即应变ε为
ε=δl/l0 (2)
式中,l0为试样标线间的初始长度;δl为拉伸后试样标线间原长的增量。根据拉伸过程中屈服点的表现、伸长率大小及其断裂情况,应力-应变曲线大致可分为五种类型;①软而弱;②硬而脆;③硬而强;④软而韧;⑤硬而韧(图30-1)。但是,随着试验条件(温度、湿度、速度)的变化,聚合物的应力-应变行为可以发生脆性-韧性互变,这是聚合物材料具有粘弹性的缘故。
图30-1 聚合物的拉伸应力-应变曲线类型
(a)软而弱 (b)硬而脆 (c)硬而强 (d)软而韧 (e)硬而韧
在σ-ε曲线上,以屈服点y为界划分为两个区域,屈服点之前是弹性区,即除去应力,材料能恢复原状;屈服点之后是塑性区,即材料产生*变形,不再恢复原状(图30-2)。因而,我们也可将聚合物的拉伸力学性能分为弹性区的力学性能(图30-3)。
(a) (b)
(a)弹性区与塑性区 (b)弹性应变εe
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