1、6.1 拉伸性能6.2 弯曲性能6.3 压缩性能6.4 冲击性能6.5 剪切性能6.6 蠕变和应力相应6.7 硬度6.8 撕裂性能高分子材料的力学性能高分子材料的力学性能材料力学性能材料力学性能The four types of stressesMechanical properties of materials强度强度(Strength)：材料在载荷作用下抵抗塑性变形或破材料在载荷作用下抵抗塑性变形或破坏的最大能力。坏的最大能力。屈服强度：表示材料发生明显塑性变形的抗力屈服强度：表示材料发生明显塑性变形的抗力 PsPs或或 抗拉强度：抗拉强度：b b=P=Pb b/F/F0 0 断裂前单位面
2、积上所承受的最断裂前单位面积上所承受的最大应力大应力刚度刚度(Stiffness)：外应力作用下材料抵抗弹性变形能力。外应力作用下材料抵抗弹性变形能力。弹性模量：弹性模量：E E/韧性韧性(Ductility)：材料从塑性变形到断裂全过程中吸收材料从塑性变形到断裂全过程中吸收能量的能力。能量的能力。断裂韧性：断裂韧性：K KICIC塑性塑性(Plasticity)：外力作用下，材料发生不可逆的永外力作用下，材料发生不可逆的永久性变形而不破坏的能力。久性变形而不破坏的能力。Mechanical properties of materials应 力应 变强度范畴刚度范畴塑性范畴韧性范畴Mechan
3、ical properties of materials一、定义一、定义拉伸强度拉伸强度：在拉伸试验中，试样直至断裂为止所承受的最大拉伸应力。拉伸应力拉伸应力：试样在计量标距范围内，单位初始横截面上承受的拉伸负荷。拉伸断裂应力拉伸断裂应力：曲线上断裂时的应力。拉伸屈服应力拉伸屈服应力：曲线上屈服点处的应力。断裂伸长率断裂伸长率：试样断裂时，标线间距离的增加量与初始标距之比。弹性模量弹性模量：比例极限内，材料所受应力与产生的相应应变之比。屈服点屈服点：曲线上不随增加的初始点。应变应变：材料在应力作用下，产生的尺寸变化与原始尺寸之比。6.1 拉伸性能拉伸性能二、应力二、应力-应变曲线应变曲线1t应
4、力应变曲线：A：脆性材料；B：具有屈服点的韧性材料；C：无屈服点的韧性材料拉伸强度；拉伸断裂应力；拉伸屈服应力；偏置屈服应力；拉伸时的应变；断裂时的应变；屈服时的应变；偏置屈服时的应变 1t2t3t4t1t2t3t4t高分子应力-应变过程 弹性形变弹性形变:（开始-Y）应力随应变正比地增加，直线斜率=杨氏模量E。由高分子的键长键角变化引起的。屈服应力屈服应力：应力在Y点达到极大值，这一点叫屈服点，其应力y为屈服应力。强迫高弹形变强迫高弹形变（大形变）过了Y点应力反而降低，由于此时在大的外力帮助下，玻璃态聚合物本来被冻结的链段开始运动，高分子链的伸展提供了材料的大的形变。这种运动本质上与橡胶的高
5、弹形变一样，只不过是在外力作用下发生的，为了与普通的高弹形变相区别，通常称为强迫高弹形变。这一阶段加热这一阶段加热可以恢复可以恢复。应变硬化应变硬化 继续拉伸时，由于分子链取向排列，使硬度提高，从而需要更大的力才能形变。断裂断裂 达到B点时材料断裂，断裂时的应力b即是抗张强度t；断裂时的应变b又称为断裂伸长率。直至断裂，整条曲线所包围的面积S相当于断裂功。E越大，说明材料越硬，相反则越软；b或y越大，说材料越强，相反则越弱；b或S越大，说明材料越韧，相反则越脆。高分子典型应力应变曲线 In(a)的特点是软而弱。拉伸强度低，弹性模量小，且伸长率也不大，如溶胀的凝胶等。n(b)的特点是硬而脆。拉伸
6、强度和弹性模量较大，断裂伸长率小，如聚苯乙烯等。n(c)的特点是硬而强。拉伸强度和弹性模量大，且有适当的伸长率，如硬聚氯乙烯等。n(d)的特点是软而韧。断裂伸长率大，拉伸强度也较高，但弹性模量低，如天然橡胶、顺丁橡胶等。高分子典型应力应变曲线高分子典型应力应变曲线 IIIn(e)的特点是硬而韧。弹性模量大、拉伸强度和断裂伸长率也大，如聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙等高分子材料的典型应力-应变特征性能模量屈服应力拉伸强度断裂伸长软而弱低低低中等硬而脆高无中等低硬而强高高高中等软而韧低低中等高硬而韧高高高高高分子材料的典型应力-应变特征常用高分子材料的应力-应变曲线硬 塑 料应 力纤 维软 塑 料应
7、变橡 胶6.1 拉伸性能三、拉伸性能测试原理及试样参照标准参照标准国标国标GB/T 1040-92GB/T 1040-921.原理 拉伸试验是对试样延期纵轴方向施加静态拉伸负荷，使其破坏，通过测量试样的屈服力、破坏力和试样标距间的伸长来求得试样的屈服强度拉伸强度和伸长率。拉伸性能低碳钢铝合金铸铁高分子材料符合材料2.高分子试样的制备和尺寸要求高分子试样的制备和尺寸要求I：I型试样及尺寸图图 I型试样型试样表6-2 II II型试样尺寸要求2.II型试样及尺寸型试样及尺寸图图 II型试样型试样表6-2 I I型试样尺寸要求2.试样的制备和尺寸要求试样的制备和尺寸要求III：III型试样及尺寸图图
8、 III型试样型试样表6-2 III III型试样尺寸要求2.试样的制备和尺寸要求试样的制备和尺寸要求IV：IV型试样及尺寸图图 IV型试样型试样表6-2 IV IV型试样尺寸要求2.试样的制备和尺寸要求试样的制备和尺寸要求V：塑料材料选择试样类型测塑料材料选择试样类型测试速度参考试速度参考 试样材料试样材料类型类型试样制备方法试样制备方法最佳厚度最佳厚度mmmm试验速度试验速度硬质热塑性塑硬质热塑性塑热塑性增强塑料热塑性增强塑料注塑注塑 模压模压4 4B C D E FB C D E F硬质热塑性塑料板硬质热塑性塑料板 热固性塑料板含层压板热固性塑料板含层压板机械加工机械加工2 2A B C
9、 D E A B C D E F GF G软质热塑性塑料及板软质热塑性塑料及板注塑、模压注塑、模压 板材机械加工板材机械加工和冲切加工和冲切加工2 2F G H IF G H I热固性塑料热固性塑料(含填充、增含填充、增强塑料）强塑料）注塑注塑 模压模压C C热固性塑料板热固性塑料板机械加工机械加工B C DB C DA:150%，B:220%，C:520%，D:1020%，E:2010%，F:5010%，G:10010%，H:20010%，I:50010%。3.测量方法即实验步骤测量方法即实验步骤 试样的状态调节和试验环境按国家标准规定。试样的状态调节和试验环境按国家标准规定。在试样中间平行
10、部分做标线，示明标距。在试样中间平行部分做标线，示明标距。测量试样中间平行部分的厚度和宽度，精确到测量试样中间平行部分的厚度和宽度，精确到0.01mm0.01mm，IIII型试样中间平行部分的宽度，精确型试样中间平行部分的宽度，精确到到0.05mm0.05mm，测，测3 3点，取算术平均值。点，取算术平均值。夹具夹持试样时，要使试样纵轴与上下夹具中夹具夹持试样时，要使试样纵轴与上下夹具中心连线重合，且松紧适宜。心连线重合，且松紧适宜。选定试验速度，进行试验。选定试验速度，进行试验。记录屈服时负荷，或断裂负荷及标距间伸长。记录屈服时负荷，或断裂负荷及标距间伸长。试样断裂在中间平行部分之外时，此试
11、样作废，试样断裂在中间平行部分之外时，此试样作废，另取试样补做。另取试样补做。数据的处理数据的处理拉伸强度或拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、偏置屈服应力按下拉伸强度或拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、偏置屈服应力按下式计算：式计算：t=F/bd t：拉伸强度或拉伸断裂应力、拉伸屈服应力等，：拉伸强度或拉伸断裂应力、拉伸屈服应力等，MPa；F：最大负荷或断裂负荷、屈服负荷、偏置屈服负荷，：最大负荷或断裂负荷、屈服负荷、偏置屈服负荷，N；b：试样宽度，：试样宽度，mm；d：试样厚度，：试样厚度，mm。n断裂伸长率按下式计算：断裂伸长率按下式计算：=(L-L0)/L0100%：断裂伸长率，：断裂伸长率，%；L
12、0：试样原始标距，：试样原始标距，mm；L：试样断裂时标线间距离，：试样断裂时标线间距离，mm。电子万能试验机四、实验设备摆锤式拉力试验机精品课件精品课件！精品课件精品课件！五、五、影响拉伸性能的因素影响拉伸性能的因素(1)成型条件：由试样自身的微观缺陷和微观不同性引起(2)温度和湿度：(3)拉伸速度：塑料属于粘弹性材料，其应力松弛过程与变形速率紧密相关，需要一个时间过程(4)预处理：材料在加工过程中，由于加热和冷却的时间和速度不同，易产生局部应力集中，经过在一定温度下的热处理或称退火处理，可以消除内应力，提高强度(5)材料性质：结晶度、取向、分子量及其分布、交联度(6)老化:老化后强度明显下降
