断裂伸长率课件

材料性能测试材料性能测试技术技术 Performance Testing of Materials主讲教师：主讲教师：李爱香李爱香1材料性能测试技术主讲教师：李爱香1上次课的主要内容上次课的主要内容第一章第一章 材料的力学性能材料的力学性能 1.1 1.1 描述力学性能的基本物描述力学性能的基本物理量理量 1.2 1.2 材料单向静拉伸力学材料单向静拉伸力学性能性能 1.2.1 1.2.1 低碳钢拉伸时的力低碳钢拉伸时的力学性能学性能 1.2.2 1.2.2 灰口铸铁拉伸时的灰口铸铁拉伸时的力学性能力学性能 2上次课的主要内容第一章 材料的力学性能2塑性材料的特点：塑性材料的特点：断裂前变形大，塑性指断裂前变形大，塑性指标（标（、）高，抗拉能力强。）高，抗拉能力强。常用指标常用指标-弹性极限、屈服极限、强度极限弹性极限、屈服极限、强度极限；弹性弹性模量模量；断裂伸长率、断面收缩率断裂伸长率、断面收缩率。脆性材料的特点：脆性材料的特点：断裂前变形小，塑性指断裂前变形小，塑性指标低。标低。唯一指标唯一指标-b。3塑性材料的特点：断裂前变形大，塑性指标（、）高，抗拉能力本次课的主要内容本次课的主要内容第一章第一章 材料的力学性能材料的力学性能 1.2 1.2 材料单向静拉伸力学性材料单向静拉伸力学性能能 1.2.3 1.2.3 聚合物拉伸时的力聚合物拉伸时的力学性能学性能 1.2.4 1.2.4 材料的断裂材料的断裂 1.3 1.3 材料压缩的力学性能材料压缩的力学性能4本次课的主要内容第一章 材料的力学性能4重点重点：聚合物应力聚合物应力-应变曲线，压缩强度应变曲线，压缩强度难点：难点：材料断裂方式的判断材料断裂方式的判断本次课的重点、难点本次课的重点、难点5重点：本次课的重点、难点51.2.3 1.2.3 聚合物材料拉伸时的力学性能聚合物材料拉伸时的力学性能特点特点l 力学性能的数值很宽：力学性能的数值很宽：包括从熔体、软橡皮包括从熔体、软橡皮到很硬的固体，各种聚合物对于机械应力的反到很硬的固体，各种聚合物对于机械应力的反应相差很大。应相差很大。l l高聚物由长链分子组成，运动单元具有多重性，高聚物由长链分子组成，运动单元具有多重性，高聚物由长链分子组成，运动单元具有多重性，高聚物由长链分子组成，运动单元具有多重性，分子运动对温度和时间有强烈的依赖性分子运动对温度和时间有强烈的依赖性分子运动对温度和时间有强烈的依赖性分子运动对温度和时间有强烈的依赖性松松松松弛特性。弛特性。弛特性。弛特性。力学性能也有松弛特性。力学性能也有松弛特性。力学性能也有松弛特性。力学性能也有松弛特性。表现为表现为表现为表现为粘弹粘弹粘弹粘弹性行为，性行为，性行为，性行为，同时具有粘性液体和纯粹弹性固体的同时具有粘性液体和纯粹弹性固体的同时具有粘性液体和纯粹弹性固体的同时具有粘性液体和纯粹弹性固体的行为行为行为行为 l l 强度低，模量低强度低，模量低强度低，模量低强度低，模量低Rubber 在低温下变硬在低温下变硬PMMA,T100 C,变变软软尽管结构无变化，但对于不同温度或外力，尽管结构无变化，但对于不同温度或外力，分子运动是不同的，物理性质也不同分子运动是不同的，物理性质也不同61.2.3 聚合物材料拉伸时的力学性能特点 力学性能的数值很形变形变温度温度TgTf玻璃态玻璃态高弹态高弹态橡胶态橡胶态粘流态粘流态玻璃化转变区域玻璃化转变区域粘流转变区域粘流转变区域非晶态聚合物非晶态聚合物玻璃化转变为高弹态，转变温度称为玻璃化温度玻璃化转变为高弹态，转变温度称为玻璃化温度Tg高弹态转变为粘流态，转变温度称为粘流温度高弹态转变为粘流态，转变温度称为粘流温度Tf7形变温度TgTf玻璃态高弹态粘流态玻璃化转变区域粘流转变区域哑铃型标准试样哑铃型标准试样哑铃型标准试样哑铃型标准试样 常用的哑铃型标准试样，试样中部常用的哑铃型标准试样，试样中部常用的哑铃型标准试样，试样中部常用的哑铃型标准试样，试样中部为测试部分，标距长度为为测试部分，标距长度为为测试部分，标距长度为为测试部分，标距长度为l l l l0 0 0 0，初始，初始，初始，初始截面积为截面积为截面积为截面积为A A A A0 0 0 0。1.1.典型聚合物应力典型聚合物应力-应变曲线应变曲线实验条件：一定拉伸速率和温度实验条件：一定拉伸速率和温度8哑铃型标准试样 常用的哑铃型标准试样，试样中部为测试部分，标ABOCD明显的四个阶段明显的四个阶段1 1、普弹形变阶段、普弹形变阶段OAOA2 2、屈服阶段、屈服阶段ACAC（应变软化阶段）（应变软化阶段）3 3、强迫高弹形变阶段、强迫高弹形变阶段CDCD4 4、应变硬化阶段、应变硬化阶段DBDB9ABOCD明显的四个阶段1、普弹形变阶段OA2、屈服阶段ACABPoint of elastic limit 弹性极限点弹性极限点OCD（1 1 1 1）OAOAOAOA段，段，段，段，为为为为普弹形变普弹形变普弹形变普弹形变区，应力应变呈直线区，应力应变呈直线区，应力应变呈直线区，应力应变呈直线关系变化，符合虎克定律，直线斜率为弹性模关系变化，符合虎克定律，直线斜率为弹性模关系变化，符合虎克定律，直线斜率为弹性模关系变化，符合虎克定律，直线斜率为弹性模量。量。量。量。10ABPoint of elastic limit 弹性极限点AYBYielding point 屈服点屈服点Strain softening 应变软化应变软化 y yOCD（2 2 2 2）屈服阶段）屈服阶段）屈服阶段）屈服阶段ACACACAC：越过越过越过越过A A A A点，应力应变曲线偏离直线，材点，应力应变曲线偏离直线，材点，应力应变曲线偏离直线，材点，应力应变曲线偏离直线，材料开始发生塑性形变，极大值料开始发生塑性形变，极大值料开始发生塑性形变，极大值料开始发生塑性形变，极大值Y Y Y Y点称材料的屈服点，其对应点称材料的屈服点，其对应点称材料的屈服点，其对应点称材料的屈服点，其对应的应力、应变分别称屈服应力（或屈服强度）的应力、应变分别称屈服应力（或屈服强度）的应力、应变分别称屈服应力（或屈服强度）的应力、应变分别称屈服应力（或屈服强度）y y y y 和屈服应和屈服应和屈服应和屈服应变变变变y y y y 。发生屈服时，试样上某一局部会出现。发生屈服时，试样上某一局部会出现。发生屈服时，试样上某一局部会出现。发生屈服时，试样上某一局部会出现“细颈细颈细颈细颈”现象，现象，现象，现象，材料应力略有下降，材料应力略有下降，材料应力略有下降，材料应力略有下降，“应变软化应变软化应变软化应变软化”。11AYBYielding point 屈服点Strain so（3 3）强迫高弹形变阶段）强迫高弹形变阶段CDCD：随着应变增加，随着应变增加，在很长一个范围内曲线基本平坦，在很长一个范围内曲线基本平坦，“细颈细颈”区越来越大，发生区越来越大，发生“强迫高弹形变强迫高弹形变”。AYB强迫高弹形变强迫高弹形变 y yOCD12（3）强迫高弹形变阶段CD：随着应变增加，在很长一个范围内曲AYB y yOCD（4 4 4 4）应变硬化）应变硬化）应变硬化）应变硬化DBDBDBDB：拉伸应变很大时，材料应力又急剧上拉伸应变很大时，材料应力又急剧上拉伸应变很大时，材料应力又急剧上拉伸应变很大时，材料应力又急剧上升（升（升（升（应变硬化应变硬化应变硬化应变硬化），到达），到达），到达），到达B B B B点发生断裂。与点发生断裂。与点发生断裂。与点发生断裂。与B B B B点对应的应力、点对应的应力、点对应的应力、点对应的应力、应变分别称材料的拉伸强度（或断裂强度）应变分别称材料的拉伸强度（或断裂强度）应变分别称材料的拉伸强度（或断裂强度）应变分别称材料的拉伸强度（或断裂强度）b b 和断裂和断裂和断裂和断裂伸长率伸长率伸长率伸长率 b b ，是材料发生破坏的极限强度和极限伸长率。，是材料发生破坏的极限强度和极限伸长率。，是材料发生破坏的极限强度和极限伸长率。，是材料发生破坏的极限强度和极限伸长率。Breaking point 断裂点断裂点Strain hardening 应变硬化应变硬化13AYByOCD（4）应变硬化DB：拉伸应变很大时，材料应力AYBOCD（5 5 5 5）曲线下的面积等于）曲线下的面积等于）曲线下的面积等于）曲线下的面积等于相当于拉伸试样直至断裂所消耗的能量，称断裂能相当于拉伸试样直至断裂所消耗的能量，称断裂能相当于拉伸试样直至断裂所消耗的能量，称断裂能相当于拉伸试样直至断裂所消耗的能量，称断裂能或断裂功。它是表征材料韧性的一个物理量。或断裂功。它是表征材料韧性的一个物理量。或断裂功。它是表征材料韧性的一个物理量。或断裂功。它是表征材料韧性的一个物理量。14AYBOCD（5）曲线下的面积等于相当于拉伸试样直至断裂所消拉伸过程中高分子链的运动拉伸过程中高分子链的运动非晶态聚合物的应力非晶态聚合物的应力-应变曲线（玻璃态）应变曲线（玻璃态）I I 普弹形变普弹形变小尺寸运动单元小尺寸运动单元的运动引的运动引起键长键角变化。形变小起键长键角变化。形变小可回复可回复II II 强迫高弹形变强迫高弹形变 在大外力作用下在大外力作用下冻结的冻结的链段链段沿外力方向沿外力方向取向取向III III 粘流形变粘流形变 在在分子链分子链伸展后继续拉伸伸展后继续拉伸整链整链取向取向排列，使材料的排列，使材料的强度进一步提高。形变不强度进一步提高。形变不可回复。可回复。15拉伸过程中高分子链的运动非晶态聚合物的应力-应变曲线（玻璃态处于玻璃态的处于玻璃态的非晶聚合物非晶聚合物在拉伸过程中在拉伸过程中屈服点后屈服点后产生的较大应变，移去外力后产生的较大应变，移去外力后形变不能回复。若将试样温度升到其形变不能回复。若将试样温度升到其T Tg g附附近，该形变则可完全回复，是由高分子近，该形变则可完全回复，是由高分子的的链段运动链段运动所引起的。所引起的。这种形变称为这种形变称为强强迫高弹形变。迫高弹形变。强迫高弹形变（冷拉）强迫高弹形变（冷拉）16处于玻璃态的非晶聚合物在拉伸过程中屈服点后产生的较大应变，移T(a)Different temperature温度温度a:TTg 脆断脆断b:TTg 屈服后断屈服后断c:TTg 几十度几十度 韧断韧断d:Tg以上以上 无屈服无屈服 Example-PVC2.2.影响聚合物拉伸行为的因影响聚合物拉伸行为的因素素17T(a)Different temperature温度a:特征温度特征温度Tb：TTb，玻璃态高聚物就不能发生，玻璃态高聚物就不能发生强迫高强迫高弹形变弹形变，而必定发生脆性断裂，这个温度，而必定发生脆性断裂，这个温度称为称为脆化温度脆化温度Tb。温度升高，材料逐步变软温度升高，材料逐步变软变韧，断裂强度下降，断变韧，断裂强度下降，断裂伸长率增加；裂伸长率增加；温度下降，材料逐步变硬温度下降，材料逐步变硬变脆，断裂强度增加，断变脆，断裂强度增加，断裂伸长率减小裂伸长率减小18特征温度Tb：温度升高，材料逐步变软变韧，断裂强度下降，断裂(b)Different strain rate应变速率应变速率Strain rate时温等效原理：拉时温等效原理：拉伸速度快伸速度快=时间短时间短温度低温度低速度速度19(b)Different strain rate应变速率Sa:脆性材料脆性材料 c:韧性材料韧性材料d:橡胶橡胶b:半脆性材料半脆性材料酚醛或环氧树脂酚醛或环氧树脂PP,PE,PCPS,PMMANature rubber,PI(c)Composition of Polymers 物质结构组成物质结构组成20a:脆性材料 c:韧性材料d:橡胶b:半脆性材料酚醛由于高分子材料种类繁多，实际得到的材料应力应由于高分子材料种类繁多，实际得到的材料应力应由于高分子材料种类繁多，实际得到的材料应力应由于高分子材料种类繁多，实际得到的材料应力应变曲线具有多种形状。归纳起来，可分为五类变曲线具有多种形状。归纳起来，可分为五类变曲线具有多种形状。归纳起来，可分为五类变曲线具有多种形状。归纳起来，可分为五类 。高分子材料应力高分子材料应力高分子材料应力高分子材料应力-应变曲线的类型应变曲线的类型应变曲线的类型应变曲线的类型3.3.聚合物应力聚合物应力-应变曲线的类应变曲线的类型型21由于高分子材料种类繁多，实际得到的材料应力应变曲线具有多种说明说明p“软软”和和“硬硬”用于区分模量的低或高用于区分模量的低或高p“弱弱”和和“强强”是指强度的大小是指强度的大小p“脆脆”是指无屈服现象而且断裂伸长率很是指无屈服现象而且断裂伸长率很小小p“韧韧”是指其断裂伸长率和断裂应力都较是指其断裂伸长率和断裂应力都较高的情况，可将断裂功作为高的情况，可将断裂功作为“韧性韧性”的标志。的标志。22说明“软”和“硬”用于区分模量的低或高22（2 2）硬而强型）硬而强型）硬而强型）硬而强型 此类材料弹性此类材料弹性此类材料弹性此类材料弹性模量高，断裂强度高，断裂伸长模量高，断裂强度高，断裂伸长模量高，断裂强度高，断裂伸长模量高，断裂强度高，断裂伸长率小。通常材料拉伸到屈服点附率小。通常材料拉伸到屈服点附率小。通常材料拉伸到屈服点附率小。通常材料拉伸到屈服点附近就发生破坏（大约为近就发生破坏（大约为近就发生破坏（大约为近就发生破坏（大约为5%5%）。硬）。硬）。硬）。硬质质质质PVCPVC制品属于这种类型。制品属于这种类型。制品属于这种类型。制品属于这种类型。（1 1）硬而脆型）硬而脆型）硬而脆型）硬而脆型 此类材料弹性模此类材料弹性模此类材料弹性模此类材料弹性模量高（量高（量高（量高（OAOA段斜率大）而断裂伸长率段斜率大）而断裂伸长率段斜率大）而断裂伸长率段斜率大）而断裂伸长率很小。在很小应变下，材料尚未出很小。在很小应变下，材料尚未出很小。在很小应变下，材料尚未出很小。在很小应变下，材料尚未出现屈服已经断裂，断裂强度较高。现屈服已经断裂，断裂强度较高。现屈服已经断裂，断裂强度较高。现屈服已经断裂，断裂强度较高。在室温或室温之下，在室温或室温之下，在室温或室温之下，在室温或室温之下，PSPS、PMMAPMMA、酚醛树脂等表现出硬而脆的拉伸行酚醛树脂等表现出硬而脆的拉伸行酚醛树脂等表现出硬而脆的拉伸行酚醛树脂等表现出硬而脆的拉伸行为。为。为。为。23（2）硬而强型 此类材料弹性模量高，断裂强度高，断裂伸长硬而韧的材料，在拉伸过程中显示出明显的硬而韧的材料，在拉伸过程中显示出明显的硬而韧的材料，在拉伸过程中显示出明显的硬而韧的材料，在拉伸过程中显示出明显的屈服、细颈现象，细颈部分可产生非常大的屈服、细颈现象，细颈部分可产生非常大的屈服、细颈现象，细颈部分可产生非常大的屈服、细颈现象，细颈部分可产生非常大的形变。随着形变的增大，细颈部分向试样两形变。随着形变的增大，细颈部分向试样两形变。随着形变的增大，细颈部分向试样两形变。随着形变的增大，细颈部分向试样两端扩展，直至全部试样测试区都变成细颈。端扩展，直至全部试样测试区都变成细颈。端扩展，直至全部试样测试区都变成细颈。端扩展，直至全部试样测试区都变成细颈。很多工程塑料如聚酰胺、很多工程塑料如聚酰胺、很多工程塑料如聚酰胺、很多工程塑料如聚酰胺、PCPC及醋酸纤维素、及醋酸纤维素、及醋酸纤维素、及醋酸纤维素、硝酸纤维素等属于这种材料。硝酸纤维素等属于这种材料。硝酸纤维素等属于这种材料。硝酸纤维素等属于这种材料。（3 3 3 3）硬而韧型）硬而韧型）硬而韧型）硬而韧型 弹性模量、屈弹性模量、屈弹性模量、屈弹性模量、屈服应力及断裂强度都很高，断裂服应力及断裂强度都很高，断裂服应力及断裂强度都很高，断裂服应力及断裂强度都很高，断裂伸长率也很大，应力应变曲线伸长率也很大，应力应变曲线伸长率也很大，应力应变曲线伸长率也很大，应力应变曲线下的面积很大，说明材料韧性好，下的面积很大，说明材料韧性好，下的面积很大，说明材料韧性好，下的面积很大，说明材料韧性好，是优良的工程材料。是优良的工程材料。是优良的工程材料。是优良的工程材料。24硬而韧的材料，在拉伸过程中显示出明显的屈服、细颈现象，细颈部（4）软而韧型）软而韧型 此类材料弹性此类材料弹性模量和屈服应力较低，断裂伸长模量和屈服应力较低，断裂伸长率大（率大（20%1000%），断裂强），断裂强度可能较高，应力应变曲线下度可能较高，应力应变曲线下的面积大。各种橡胶制品和增塑的面积大。各种橡胶制品和增塑PVC具有这种应力应变特征。具有这种应力应变特征。（5）软而弱型）软而弱型 此类材料弹性此类材料弹性模量低，断裂强度低，断裂伸长模量低，断裂强度低，断裂伸长率也不大。一些聚合物软凝胶和率也不大。一些聚合物软凝胶和干酪状材料具有这种特性。干酪状材料具有这种特性。25（4）软而韧型 此类材料弹性模量和屈服应力较低，断裂伸长注意注意l l 实际高分子材料的拉伸行为非常复杂，实际高分子材料的拉伸行为非常复杂，可能不具备上述典型性，或是几种类型可能不具备上述典型性，或是几种类型的组合。例如有的材料拉伸时存在明显的组合。例如有的材料拉伸时存在明显的屈服和的屈服和“颈缩颈缩”，有的则没有；有的，有的则没有；有的材料断裂强度高于屈服强度，有的则屈材料断裂强度高于屈服强度，有的则屈服强度高于断裂强度等。服强度高于断裂强度等。26注意 实际高分子材料的拉伸行为非常复杂，可能不具备上述典型性l l 材料拉伸过程还明显地受环境条件材料拉伸过程还明显地受环境条件（如温度）和测试条件（如拉伸速率）（如温度）和测试条件（如拉伸速率）的影响，的影响，硬而强型的硬质聚氯乙烯制品硬而强型的硬质聚氯乙烯制品在很慢速率下拉伸也会发生大于在很慢速率下拉伸也会发生大于100%100%的的断裂伸长率，显现出硬而韧型特点。断裂伸长率，显现出硬而韧型特点。l l 因此规定标准的实验环境温度和标准因此规定标准的实验环境温度和标准拉伸速率是很重要的。拉伸速率是很重要的。27 材料拉伸过程还明显地受环境条件（如温度）和测试条件（如拉伸（1）拉伸强度）拉伸强度 ：4.拉伸性能指标拉伸性能指标b 拉伸强度，拉伸强度，MPa P 最大载荷，最大载荷，N b 试样宽度，试样宽度，cm h 试样厚度，试样厚度，cm28（1）拉伸强度：4.拉伸性能指标b 拉（2）断裂伸长率）断裂伸长率 ：断裂伸长率，断裂伸长率，%Lb 试样破坏时标距内的伸长量，试样破坏时标距内的伸长量，cm L0 测量的标距，测量的标距，cm29（2）断裂伸长率：断裂伸长（3）拉伸弹性模量）拉伸弹性模量 ：P 载荷载荷-形变曲线上，初始直线段的载形变曲线上，初始直线段的载荷增量，荷增量，N L 与载荷增量对应的标距与载荷增量对应的标距L0内的变形内的变形增量，增量，cm 30（3）拉伸弹性模量：P 载荷-形变曲（4）泊松比）泊松比 ：1、2 分别为载荷增量分别为载荷增量P对应的纵向应对应的纵向应变和横向应变变和横向应变 L1、L2 分别与载荷增量分别与载荷增量P对应的标对应的标距距L1和和L2的变形增量，的变形增量，cm 31（4）泊松比：1、2 分别为载荷1.2.4 材料的断裂材料的断裂固体材料在力的作用下分成若干部分的现固体材料在力的作用下分成若干部分的现象称为象称为断裂断裂材料的断裂是力对材料作用的最终结果，材料的断裂是力对材料作用的最终结果，它意味着材料的彻底失效。它意味着材料的彻底失效。与其他失效方式相比（磨损、腐蚀），危与其他失效方式相比（磨损、腐蚀），危害性最大，并可能出现害性最大，并可能出现灾难性的后果灾难性的后果。按照断裂前与断裂过程中材料的宏观塑性按照断裂前与断裂过程中材料的宏观塑性变形的程度分为变形的程度分为韧性断裂韧性断裂和和脆性断裂脆性断裂321.2.4 材料的断裂固体材料在力的作用下分成若干部分的现象脆性断裂与韧性断裂脆性断裂与韧性断裂脆性断裂脆性断裂脆性断裂脆性断裂断裂前及过程中产生明显的宏观塑性变断裂前及过程中产生明显的宏观塑性变断裂前及过程中产生明显的宏观塑性变断裂前及过程中产生明显的宏观塑性变形。裂纹扩展较慢，消耗大量的塑性变形。裂纹扩展较慢，消耗大量的塑性变形。裂纹扩展较慢，消耗大量的塑性变形。裂纹扩展较慢，消耗大量的塑性变形能。断口呈暗灰色、纤维状。一些形能。断口呈暗灰色、纤维状。一些形能。断口呈暗灰色、纤维状。一些形能。断口呈暗灰色、纤维状。一些金金金金属材料和高分子材料属材料和高分子材料属材料和高分子材料属材料和高分子材料的静拉伸断裂。的静拉伸断裂。的静拉伸断裂。的静拉伸断裂。韧性断裂韧性断裂韧性断裂韧性断裂断裂前基本不产生明显的宏观塑性变形，断裂前基本不产生明显的宏观塑性变形，断裂前基本不产生明显的宏观塑性变形，断裂前基本不产生明显的宏观塑性变形，没有明显预兆，表现为突然发生的快速没有明显预兆，表现为突然发生的快速没有明显预兆，表现为突然发生的快速没有明显预兆，表现为突然发生的快速断裂过程，具有很大的危险性。断口齐断裂过程，具有很大的危险性。断口齐断裂过程，具有很大的危险性。断口齐断裂过程，具有很大的危险性。断口齐平光亮，呈放射状或结晶状。平光亮，呈放射状或结晶状。平光亮，呈放射状或结晶状。平光亮，呈放射状或结晶状。淬火钢、淬火钢、淬火钢、淬火钢、灰铸铁、陶瓷、玻璃灰铸铁、陶瓷、玻璃灰铸铁、陶瓷、玻璃灰铸铁、陶瓷、玻璃。33脆性断裂与韧性断裂脆性断裂断裂前及过程中产生明显的宏观塑性变金属的脆性断裂与韧性断裂并无明显的界限金属的脆性断裂与韧性断裂并无明显的界限 规定：规定：5%5%5%，韧断，韧断 金属的脆性和韧性是根据一定条件下的塑金属的脆性和韧性是根据一定条件下的塑性变形量来决定的性变形量来决定的34金属的脆性断裂与韧性断裂并无明显的界限34如何区分如何区分断裂形式？断裂形式？关键看屈服关键看屈服屈服前断屈服前断屈服前断屈服前断脆性断裂脆性断裂脆性断裂脆性断裂屈服后断屈服后断屈服后断屈服后断韧性断裂韧性断裂韧性断裂韧性断裂脆性断裂脆性断裂脆性断裂脆性断裂屈服前屈服前屈服前屈服前断裂断裂断裂断裂无塑性无塑性无塑性无塑性流动流动流动流动表面光滑表面光滑表面光滑表面光滑韧性断裂韧性断裂韧性断裂韧性断裂屈服后屈服后屈服后屈服后断裂断裂断裂断裂有塑性有塑性有塑性有塑性流动流动流动流动表面粗糙表面粗糙表面粗糙表面粗糙聚合物材料聚合物材料35如何区分关键看屈服屈服前断脆性断裂屈服后断韧性断裂脆性断裂屈pp 试样发生脆性或者韧性断裂与试样发生脆性或者韧性断裂与材料组材料组成成有关，除此之外，同一材料是发生脆有关，除此之外，同一材料是发生脆性或韧性断裂还与性或韧性断裂还与温度温度T 和和拉伸速度拉伸速度 有有关关pp 相比于脆性断裂，韧性断裂的断裂面相比于脆性断裂，韧性断裂的断裂面较为粗糙，较为粗糙，断裂伸长率较大断裂伸长率较大注意注意36 试样发生脆性或者韧性断裂与材料组成有关，除此之外，同一材料PSPS试样脆性断裂表面的试样脆性断裂表面的电镜照片电镜照片增韧改性增韧改性PVCPVC韧性断韧性断裂表面的裂表面的SEMSEM照片照片 脆性断裂和韧性断裂断口形貌脆性断裂和韧性断裂断口形貌 37PS试样脆性断裂表面的电镜照片增韧改性PVC韧性断裂表面的S 1.3.1 1.3.1 基本概念及性能参数基本概念及性能参数压缩试验是基于在常温下对标准试样的两压缩试验是基于在常温下对标准试样的两端施加均匀的、连续的轴向静压缩载荷，端施加均匀的、连续的轴向静压缩载荷，直至破坏或达到最大载荷时，得到压缩性直至破坏或达到最大载荷时，得到压缩性能参数的一种试验方法。能参数的一种试验方法。1.3 材料压缩的力学性能材料压缩的力学性能（Compression）381.3.1 基本概念及性能参数压缩试验是基于在常温下对标准试定义：在压缩试验中，试样直至破坏或达定义：在压缩试验中，试样直至破坏或达到最大载荷时所受的最大压缩应力。到最大载荷时所受的最大压缩应力。（1 1）压缩强度压缩强度 c 压缩强度，压缩强度，MPa P 最大载荷，最大载荷，N S 试样横截面积，试样横截面积，b*h，cm239定义：在压缩试验中，试样直至破坏或达到最大载荷时所受的最大压定义：在比例极限范围内应力和应变之比定义：在比例极限范围内应力和应变之比 （2 2）压缩弹性模量）压缩弹性模量 E EC C 压缩弹性模量，压缩弹性模量，压缩弹性模量，压缩弹性模量，MPaMPaP P 载荷载荷载荷载荷-形变曲线上，初始直线段的载荷增量，形变曲线上，初始直线段的载荷增量，形变曲线上，初始直线段的载荷增量，形变曲线上，初始直线段的载荷增量，N N L L 与载荷增量与载荷增量与载荷增量与载荷增量PP对应的标距对应的标距对应的标距对应的标距L L0 0内的变形增量，内的变形增量，内的变形增量，内的变形增量，cm cm L L0 0 仪表的标距，仪表的标距，仪表的标距，仪表的标距，cmcmb b、h h 试样宽度、厚度，试样宽度、厚度，试样宽度、厚度，试样宽度、厚度，cmcm40定义：在比例极限范围内应力和应变之比 （2）压缩1.3.2 1.3.2 材料压缩时的力学性能材料压缩时的力学性能 试件和实验条件试件和实验条件常温、静载常温、静载2-52-5411.3.2 材料压缩时的力学性能 试件和实验条件常温、静载特点：特点：1 1、拉、压在屈服阶拉、压在屈服阶段以前完全相同。段以前完全相同。屈屈服极限服极限s s、弹性模量、弹性模量E基本相同。基本相同。2 2、材料延展性很好，、材料延展性很好，不会被压坏。不会被压坏。1 1、塑性材料（低碳钢）的压缩、塑性材料（低碳钢）的压缩42特点：1、塑性材料（低碳钢）的压缩42s s Os sbt灰铸铁的灰铸铁的拉伸曲线拉伸曲线s sbc灰铸铁的灰铸铁的压缩曲线压缩曲线特点：特点：1.bc bt，铸铁抗压性能铸铁抗压性能远远大于抗拉远远大于抗拉性能性能2.断裂面为与断裂面为与轴向大致成轴向大致成45o55o的滑的滑移面破坏。移面破坏。2 2、脆性材料（铸铁）的压缩、脆性材料（铸铁）的压缩43seOsbt灰铸铁的sbc灰铸铁的特点：2、脆性材料（铸铁）建筑专业用的混凝土压缩时的应力建筑专业用的混凝土压缩时的应力应变图应变图混凝土的抗压强度要比抗拉强度大混凝土的抗压强度要比抗拉强度大1010倍左右倍左右44建筑专业用的混凝土压缩时的应力应变图混凝土的抗压强度要比抗本次课小结本次课小结第一章第一章 材料的力学性能材料的力学性能 1.2 1.2 材料单向静拉伸力学性材料单向静拉伸力学性能能 1.2.3 1.2.3 聚合物拉伸时的力聚合物拉伸时的力学性能学性能 1.2.4 1.2.4 材料的断裂材料的断裂 1.3 1.3 材料压缩的力学性能材料压缩的力学性能45本次课小结第一章 材料的力学性能451.写出材料拉伸强度、拉伸弹性模量物理写出材料拉伸强度、拉伸弹性模量物理意义和计算公式。意义和计算公式。2.试述韧性断裂与脆性断裂的区别，为试述韧性断裂与脆性断裂的区别，为什么说脆性断裂最危险？什么说脆性断裂最危险？3.画出高分子材料应力画出高分子材料应力-应变曲线的主要应变曲线的主要类型示意图。类型示意图。作业作业461.写出材料拉伸强度、拉伸弹性模量物理意义和计算公式。Thank you!47Thank you!47