(完整版)高分子材料的拉伸性能.pdf

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1、高分子材料的拉伸性能测试实验指导书一、实验目的1、测试热塑性塑料拉伸性能。2、掌握高分子材料的应力应变曲线的绘制。4、了解塑料抗张强度的实验操作。二、实验原理拉伸试验是材料最基本的一种力学性能试验方法，可以得到材料的各种拉伸性能，包括拉伸强度、弹性模量、泊松比、伸长率、应力-应变曲线等。拉伸试验是指在规定的温度、湿度和试验速度下，在试样上沿纵轴方向施加拉伸载荷使其破坏，此时材料的性能指标如下： 1.拉伸强度为： (1) 式中- 拉伸强度， MPa; P- 破坏载荷（或最大载荷) ，N; b- 试样宽度， cm; h- 试样厚度， cm. 2. 拉伸破坏 ( 或最大载荷处 ) 的伸长率为： (2

2、) 式中 - 试样拉伸破坏 ( 或最大载荷处 ) 伸长率， %; L0- 破坏时标距内伸长量，cm;L0- 测量的标距， cm, 3.拉伸弹性模量为： (3) 式中Et-拉伸弹性模量，MPa ；P荷载 - 变形曲线上初始直线段部分载荷量，N；L0与载荷增量对应的标距内变形量，cm。4. 拉伸应力 - 应变曲线如果材料是理想弹性体，抗张应力与抗张应变之间的关系服从胡克定律，即： = E 式中 : E杨氏模量或拉伸模量； 应力； 应变精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 4 页 - -

3、- - - - - - - - 聚合物材料由干本身长链分子的大分子结构持点，使其具有多重的运动单元，因此不是理想的弹性体，在外力作用下的力学行为是一个松弛过程，具有明显的粘弹性质。拉伸试验时因试验条件的不同，其拉伸行为有很大差别。起始时，应力增加，应变也增加，在A 点之前应力与应变成正比关系，符合胡克定律， 呈理想弹性体。 A 点叫做比例极限点。超过 A 点后的一段，应力增大， 应变仍增加， 但二者不再成正比关系，比值逐渐减小； 当达到 Y 点时， 其比值为零。Y 点叫做屈服点。此时弹性模最近似为零，这是一个重要的材料持征点。对塑料来说，它是使用的极限。如果再继续拉伸，应力保持不变甚至还会下降

4、，而应变可以在一个相当大的范围内增加，直至断裂。断裂点的应力可能比屈服点应力小，也可能比它大。断裂点的应力和应变叫做断裂强度和断裂伸长率。高分子材料是多种多样的，它们的应力 应变曲线也是多样的并且受外界条件的极大影响。材料的应力 应变曲线下的面积，表示其反抗外力时所做的功，因此根据应力应变曲线的形状就可以大致判断出该材料的强度和韧性。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - - 三、仪器装置与原材料微机控制万能材料试验机1套游标卡尺1 个按照标

5、准制备哑铃型样条PP，PS若干四、试验步骤1试验前的准备(1)试样制作：在拉伸试验中，应选择适当的试样形状和尺寸，使其拉伸时在有效部分断裂。一般都是哑铃形试样，主要是选择适当的过渡圆弧半径和有效宽度。在塑料拉伸试验国家标准方法中，对各种试样 (如压注、压制、浇铸、硬板材、软片、薄膜等)的形状、尺寸、圆弧半径都做了统一的规定，准备试佯时应严格按照尺寸加工制作。(2)试样预处理：如前所述测试结果与温度、湿度有密切关系，因此在测试之前除了进行必要的后处理(如退火、淬火 )之外，还需在与试验条件相同的条件下放置一定时间，使试样与试验条件的环境达到平衡。一般试样愈硬厚。这段时间应愈长一些，这在国家标准中

6、都有规定。(3)拉力试验机的准备工作：耍保证测试顺利进行利和结果准确，拉力试验机的良好工作状态是必不可少的。微机控制万能材料试验机的准备工作包括：首先调节工作室的温度和湿度使之符合国家标准的要求。(本实验不作要求) 开启试验机的总电源，预热10 分钟。选择合适量程的力传感器。把选定的传感器放到主机顶部传感器座上固定，用电缆把传感与测力放大器相连，同时在传感器上装好夹具。2测试步骤1）在实验前用游标卡尺精确测量厚度。每根试样测量三点取算术均值，并计算截面积 A0，用游标卡尺在试上对称选取l0=25mm 作为标线间距离。2）试验条件：打开试验机拉伸软件，选择所需拉伸速率，本实验选取(mmmin)：

7、5， 50。3）把试样夹持在上夹具，并保持竖直。轻按下行开关，夹紧试样下端。4）仪器负荷调零，位移调零。5) 按运行按钮，开始试验。实验过程中，电脑程序上自动记录了X-Y（载荷 - 形变）曲线。 6) 试样断裂后，保存试样数据。 7)重复步骤3-6 ，完成本组实验。3. 关闭试验机和拉伸机，打扫卫生，清理场地。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - - 五、数据处理1、由试样的初始尺寸计算抗拉强度、断裂强度；试样有效部分长度人L0，试样厚度d

8、，试样有效部分宽度b，抗拉强度的计算： = F / (b*d) 其中 F 是最大破坏载荷， 由于不同材料拉伸时断裂点的载荷可能小于屈服点载荷，也可能大于屈服点载荷。因此计算抗拉强度时所指的是最大破坏载荷，不一定是断裂点的载荷，而是应力 -应变曲线上最大应力点的载荷。3断裂伸长率 （ （L L0）/ L0） 100其中 L0试样韧始有效长度，L 是试样断裂时标线间的距离。L L0=L 是试样拉伸至断裂时的总伸长值可以从载荷形变 X-Y 曲线上直接读出。4起始弹性模量Et Et / 式中： ， 分别是比例极限点以内任一点的应力与应变。Et 可以直接从X-Y 曲线上求得。Et = (F *L0) /

9、 b*d* （LL0） 4、由拉伸记录曲线绘制应力应变曲线。六、思考 题1、高分子材料有几种类型的应力-应变曲线 ? 2、比较橡胶、塑料及纤维的应力-应变曲线有何不同? 3、温度对拉伸性能什么影响？七、实验参考书1、何平笙、杨海洋、朱平平主编：高分子物理实验，中国科学技术大学出版社，2002。2、刘建平、郑玉斌主编：高分子科学与材料工程实验，化学工业出版社，2005。3、韩哲文主编：高分子科学实验，华东理工大学出版社，2005。4、张兴英、李齐方主编：高分子材料实验，化学工业出版社，2003。5、欧国荣张德震主编：高分子科学与工程实验，华东理工大学出版社，1997。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - - -