o 为弹性(比例)极限强度,实验高分子材料拉伸强度及断裂伸长率测定一、实验目的通过实验了解聚合物材料应力一应变曲线特点、试验速度对应力一应变曲线的影响、拉伸强度及断裂伸长率的意义,熟悉它们的测试方法;并通过测试应力一应变曲线来判断不同聚合物的力学性能
二、实验原理为了评价聚合物材料的力学性能,通常用等速施力下所获得的应力一应变曲线来进行描述
所谓应力是指拉伸力引起的在试样内部单位截面上产生的内力;而应变是指试样在外力作用下发生形变时,相对其原尺寸的相对形变量
不同种类聚合物有不同的应力一应变曲线
等速条件下,无定形聚合物典型的应力一应变曲线如图 1 所示
图中的 a 点为弹性极限,£为弹性极限伸长
在 a 点前,应力一应变服从虎克定律:aO'E£式中O 应力,;£——应变,%;E——弹性(杨氏)模量(曲线的斜率),MP
曲线斜率 E 反映材料的硬性
Y 称屈服点,对应的 O 和£称屈服强度和屈服伸长
材yy料屈服后,可在 t 点处,也可在'点处断裂
因而视情况,材料断裂强度可大于或小于屈服强度
£t(或£,)称断裂伸长率,反映材料的延伸性
从曲线的形状以及 Ot和£t的大小,可以看出材料的性能,并借以判断它的应用范围
如从 Ot的大小,可以判断材料的强与弱;而从£t的大小,更正确地讲是从曲线下的面积大小,可判断材料的脆性与韧性
从微观结构看,在外力的作用下,聚合物产生大分子链的运动,包括分子内的键长、键角变化,分子链段的运动,以及分子间的相对位移
沿力方向的整体运动(伸长)是通过上述各种运动来达到的
由键长、键角产生的形变较小(普弹形变),而链段运动和分子间的相对位移(塑性流动)产生的形变较大
材料在拉伸到破坏时,链段运动或分子位移基本上仍不能发生,或只是很小,此时材料就脆
若达到一定负荷,可以克服链段运动及分子位移所需要的能量,这些运动就能发生,形变就