第十八章塑料材料性能表征与测试.pptx

第十八章 塑料材料性能(xìngnéng)表征与测试
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一、聚合物材料(cáiliào)拉伸时的力学性能
特点(tèdiǎn)
力学性能的数值很宽：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应相差很大。
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——松弛(sōnɡ chí)特性。力学性能也有松弛(sōnɡ chí)特性。表现为粘弹性行为，同时具有粘性液体和纯粹弹性固体的行为
强度低，模量低
Rubber 在低温下变硬
PMMA, T>100C, 变软
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
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形变
温度
Tg
Tf
玻璃(bō lí)态
高弹态
橡胶(xiàngjiāo)态
粘流态
玻璃化转变区域
粘流转变区域
非晶态聚合物
玻璃态转变为高弹态，转变温度(wēndù)称为玻璃化温度(wēndù)Tg
高弹态转变为粘流态，转变温度(wēndù)称为粘流温度(wēndù)Tf
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哑铃型标准(biāozhǔn)试样
常用(chánɡ yònɡ)的哑铃型标准试样，试样中部为测试部分，标距长度为l0，初始截面积为A0。
1. 典型聚合物应力(yìnglì)-应变曲线
实验条件：一定拉伸速率和温度
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A
B
O
C
D
明显(míngxiǎn)的四个阶段
1、普弹形变(xíngbiàn)阶段OA
2、屈服(qūfú)阶段AC（应变软化阶段）
3、强迫高弹形变阶段CD
4、应变硬化阶段DB
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A
B
Point of elastic limit 弹性(tánxìng)极限点
O
C
D
（1）OA段，为普弹形变区，应力－应变呈直线关系变化，符合虎克定律，直线斜率(xiélǜ)为弹性模量。
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A
Y
B
Yielding point 屈服点
Strain softening 应变(yìngbiàn)软化
y
O
C
D
（2）屈服阶段AC：越过A点，应力－应变曲线偏离直线(zhíxiàn)，材料开始发生塑性形变，极大值Y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）σy 和屈服应变εy 。发生屈服时，试样上某一局部会出现“细颈”现象，材料应力略有下降， “应变软化”。
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（3）强迫高弹形变阶段CD：随着应变增加，在很长一个范围(fànwéi)内曲线基本平坦，“细颈”区越来越大，发生“强迫高弹形变”。
A
Y
B
强迫(qiǎng pò)高弹形变
y
O
C
D
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A
Y
B
y
O
C
D
（4）应变硬化DB：拉伸应变很大时，材料应力又急剧上升（应变硬化），到达B点发生断裂。与B点对应的应力、应变分别(fēnbié)称材料的拉伸强度（或断裂强度） σb 和断裂伸长率εb ，是材料发生破坏的极限强度和极限伸长率。
Breaking point 断裂点
Strain hardening
应变硬化
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A
Y
B
O
C
D
（5）曲线(qūxiàn)下的面积等于
相当于拉伸试样直至断裂所消耗的能量，称断裂能或断裂功。它是表征材料韧性(rèn xìnɡ)的一个物理量。
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