拉伸强度教育课件

拉伸强度拉伸强度拉伸强度1 1目的和要求目的和要求1、熟悉高分子材料拉伸性能测试标准条件、测试原理及其操作。2、了解测试条件对测定结果的影响。3、测定聚丙烯等材料的屈服强度，断裂强度和断裂伸长率，并绘制应力应变曲线；4、观察结晶性高聚物的拉伸特征；5、掌握高聚物的静载拉伸实验方法。目的和要求1、熟悉高分子材料拉伸性能测试标准条件、测试原理及2 2实验原理实验原理1、应力应变曲线 拉伸实验是最常用的一种力学实验，由实验拉伸实验是最常用的一种力学实验，由实验测定的应力应变曲线，可以得出评价材料性能的测定的应力应变曲线，可以得出评价材料性能的屈服强度屈服强度()()，断裂强度，断裂强度()()和断裂伸长率和断裂伸长率()()等表征参数，不同的高聚物、不同的测定条件，等表征参数，不同的高聚物、不同的测定条件，测得的应力测得的应力应变曲线是不同的。应变曲线是不同的。实验原理1、应力应变曲线3 3应力与应变之间服从虎克定律，即：式中应力，MPa；应变，；E弹性模量，MPa；A为屈服点，A点所对应力叫屈服应力()或屈服强度。应力与应变之间服从虎克定律，即：4 42、玻璃态高聚物拉伸时曲线发展的几个阶 段 (1)屈服区(2)屈服区(3)延伸区(4)增强区3、影响高聚物机械强度的因素 (1)大分子链的主价链，分子间力以及高 分子链的柔性等，是决定高聚物机械强度的主要内在因素。(2)混料及塑化不均,会产生细纹、凹陷、真空泡等形式留在制品表面或内层。(3)环境温度、湿度及拉伸速度等对机械强度有着非常重要的影响。2、玻璃态高聚物拉伸时曲线发展的几个阶 段5 54 4、由于不同的高分子材料，在结构上不同，表现为、由于不同的高分子材料，在结构上不同，表现为应力应力-应变曲线的形状也不同。目前大致可归纳成应变曲线的形状也不同。目前大致可归纳成5 5种类型种类型(a)(a)的特点是软而弱。拉伸强的特点是软而弱。拉伸强度低，弹性模量小，且伸长率度低，弹性模量小，且伸长率也不大，如溶胀的凝胶等。也不大，如溶胀的凝胶等。(b)(b)的特点是硬而脆。拉伸强的特点是硬而脆。拉伸强度和弹性模量较大，断裂伸长度和弹性模量较大，断裂伸长率小，如聚苯乙烯等。率小，如聚苯乙烯等。4、由于不同的高分子材料，在结构上不同，表现为应力-应变曲线6 6(c)(c)的特点是硬而强。拉伸强度的特点是硬而强。拉伸强度和弹性模量大，且有适当的伸长和弹性模量大，且有适当的伸长率，如硬聚氯乙烯等。率，如硬聚氯乙烯等。(d)(d)的特点是软而韧。断裂伸长的特点是软而韧。断裂伸长率大，拉伸强度也较高，但弹性率大，拉伸强度也较高，但弹性模量低，如天然橡胶、顺丁橡胶模量低，如天然橡胶、顺丁橡胶等。等。(e)(e)的特点是硬而韧。弹性模量的特点是硬而韧。弹性模量大、拉伸强度和断裂伸长率也大，大、拉伸强度和断裂伸长率也大，如聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙如聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙等。等。(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7 7仪器、设备和材料仪器、设备和材料1、材料试样(1)1)试样的类型和尺寸试样的类型和尺寸 I I型试样型试样 I I型试样形状及尺寸分别见图型试样形状及尺寸分别见图-3-3-3-3和和表表-3-1-3-1。图图图图-3-3 I-3-3 I型试样型试样型试样型试样仪器、设备和材料1、材料试样8 8 表表-3-1 I型试样尺寸型试样尺寸(mm)表-3-1 I型试样尺寸(mm)9 9 II II型试样型试样 II II型试样形状及尺寸分别见图型试样形状及尺寸分别见图-3-4-3-4和表和表-3-3-2 2。图图图图-3-4 II-3-4 II型试样型试样型试样型试样 表表表表-3-2 II-3-2 II型试样尺寸型试样尺寸型试样尺寸型试样尺寸 II型试样 II型试样形状及尺寸分别见图-3-4和1010 III III型试样形状及尺寸分别见图型试样形状及尺寸分别见图-3-5-3-5和表和表-3-3-3-3。图图图图-3-5 III-3-5 III型试样型试样型试样型试样 表表表表-3-3 III-3-3 III型试样尺寸型试样尺寸型试样尺寸型试样尺寸(mm)(mm)III型试样形状及尺寸分别见图-3-5和表-3-3。1111 IV IV型试样形状及以下分别见图型试样形状及以下分别见图-3-6-3-6和表和表-3-4-3-4。图图图图-3-6 IV-3-6 IV型试样型试样型试样型试样 表表表表-3-4 IV-3-4 IV型试样尺寸型试样尺寸型试样尺寸型试样尺寸(mm)(mm)IV型试样形状及以下分别见图-3-6和表-3-4。1212 (2)(2)试样类型的选择试样类型的选择 不同的材料由于尺寸效应不同，故不同的材料由于尺寸效应不同，故应尽量减少缺陷和结构不均匀性对测定结果的影响，按表应尽量减少缺陷和结构不均匀性对测定结果的影响，按表-3-5-3-5选用国家标准规定的拉伸试样类型以及相应的实验选用国家标准规定的拉伸试样类型以及相应的实验速度。速度。III III型仅用于测定拉伸强度型仅用于测定拉伸强度 (2)试样类型的选择 不同的材料由于尺寸效应不同1313 (3)试样的制备及要求 试样制备和外观检查，按试样制备和外观检查，按GB 1039GB 1039规定进行。规定进行。试样厚度除表中规定外，板材厚度试样厚度除表中规定外，板材厚度dl0mmdl0mm时，时，可用原厚为试样厚度；当厚度可用原厚为试样厚度；当厚度d10mmd10mm时，应从时，应从两面等量机械加工至两面等量机械加工至10mm10mm，或按产品标准规定，或按产品标准规定加工。加工。每组试样不少于每组试样不少于5 5个，对各向异性的板材应分别个，对各向异性的板材应分别从平行与主轴和垂直与主轴的方向各取一组试样。从平行与主轴和垂直与主轴的方向各取一组试样。(3)试样的制备及要求14142、仪器、设备 (1)(1)实验机实验机 任何能满足实验要求的、具有多种移任何能满足实验要求的、具有多种移动速率的实验机均可使用。动速率的实验机均可使用。实验机示值应在每级表盘满刻度的实验机示值应在每级表盘满刻度的10%10%9090之之间，不得小于实验机最大载荷的间，不得小于实验机最大载荷的4 4读取，示值的读取，示值的误差应在误差应在11之内。电子拉力实验机按有关规定之内。电子拉力实验机按有关规定执行。执行。(2)(2)形变测量装置形变测量装置 测量误差应在土测量误差应在土1 1之内之内 2、仪器、设备1515(3)(3)夹具夹具 实验夹具移动速度应符合规定要求。测量实验夹具移动速度应符合规定要求。测量型试样时，推荐使用图型试样时，推荐使用图-3-7-3-7所示的专用夹具所示的专用夹具也可以使用能满足实验要求的其他夹具。也可以使用能满足实验要求的其他夹具。图图图图-3-7-3-7 型试样夹具型试样夹具型试样夹具型试样夹具 (3)夹具 实验夹具移动速度应符合规定要求。测量型试1616万能材料试验机万能材料试验机万能材料试验机万能材料试验机1 1螺杆；螺杆；2-2-调速手轮；调速手轮；3-3-开关；开关；4-4-下夹持器；下夹持器；5-5-上夹持器；上夹持器；6-6-测力盘；测力盘；7-7-记录仪记录仪万能材料试验机1717实验步骤实验步骤 1、调节试样状态和实验环境2、记录试样情况；作标志线，记录标志 线情况。3、夹持试样4、选定速度进行实验，记录数据实验步骤 1、调节试样状态和实验环境1818实验记录与处理实验记录与处理1.1.拉伸强度或拉伸断裂应力或拉伸屈服应力或偏置屈服拉伸强度或拉伸断裂应力或拉伸屈服应力或偏置屈服应力。应力。拉伸强度；拉伸强度；拉伸时的应变；拉伸时的应变；拉伸断裂应力；拉伸断裂应力；断裂时的应断裂时的应变；变；拉伸屈服应力；屈服时拉伸屈服应力；屈服时的应变；的应变；偏置屈服应力；偏偏置屈服应力；偏置屈服时的应变置屈服时的应变X X；A A脆性材料；脆性材料；B B具有屈服点的具有屈服点的韧性材料；韧性材料；C C无屈服点的韧性材无屈服点的韧性材料料 图图-3-6 拉伸应力拉伸应力-应变曲线应变曲线 实验记录与处理1.拉伸强度或拉伸断裂应力或拉伸屈服应力或偏置1919按式按式(-3-1)-3-1)计算：计算：（-3-1-3-1）式中式中 抗拉伸强度或拉伸断裂应力或拉伸屈服抗拉伸强度或拉伸断裂应力或拉伸屈服应力或偏置屈服应力，应力或偏置屈服应力，MPaMPa；P P 最大负荷或断裂负荷或屈服负荷或偏置屈最大负荷或断裂负荷或屈服负荷或偏置屈服负荷，服负荷，N N；b b 试样宽度，试样宽度，mmmm；d d 试样厚度，试样厚度，mmmm。各应力值在拉伸应力各应力值在拉伸应力-应变曲线上的位置见图应变曲线上的位置见图-3-3-6 6。按式(-3-1)计算：20202 2、断裂伸长率、断裂伸长率 按式按式(-3-2)-3-2)计算：计算：（-3-2-3-2）式中式中 断裂伸长率，；断裂伸长率，；G Go o 试样原始标距，试样原始标距，mmmm；G G 试样断裂时标线间距离，试样断裂时标线间距离，mmmm。3 3、标准偏差值、标准偏差值S SS S按式按式(-3-3)-3-3)计算：计算：（-3-3-3-3）式中式中 S S 标准偏差值，标准偏差值，单个测定值，单个测定值，一组测定值的算数平均值：一组测定值的算数平均值：n n 一测定个数一测定个数4 4、计算结果以算术平均值表示，、计算结果以算术平均值表示，取三位有效数值，取三位有效数值，取二位有取二位有效数值，效数值，S S取二位有效数值。取二位有效数值。2、断裂伸长率 按式(-3-22121