高分子结构与性能 力学性能

1、(1) 杨氏模量(2) 屈服强度(3) 抗张强度(4) 断裂伸长率(5) 韧性Elongation at breakUltimate strengthStressStrainYield stressElongation at yield聚合物典型应力聚合物典型应力-应变曲线应变曲线6.1 应力应变曲线应力应变曲线高聚物屈服过程的特征高聚物屈服过程的特征1. 屈服应变大屈服应变大2. 应变软化现象应变软化现象3. 屈服应力的应变速率依赖性屈服应力的应变速率依赖性4. 屈服应变的温度依赖性屈服应变的温度依赖性5.屈服应力对流体静压力敏感屈服应力对流体静压力敏感6.屈服时体积稍有缩小屈服时体积稍有缩

2、小7.屈服时的屈服时的Bauschinger效应效应金属在拉伸和压缩时应有相同的屈服应力金属在拉伸和压缩时应有相同的屈服应力,流体静压力流体静压力对屈服现象没影响，可用瑞斯卡和米塞司准则描写。对屈服现象没影响，可用瑞斯卡和米塞司准则描写。Bauschinger效应效应: 材料在一个方向塑性屈服后材料在一个方向塑性屈服后, 在它反在它反方向的屈服就比较容易方向的屈服就比较容易, 高聚物有较明显的高聚物有较明显的Bauschinger 效应效应, 因此高聚物取向薄膜不同方向的屈服因应力差别因此高聚物取向薄膜不同方向的屈服因应力差别较大。较大。描写高聚物的屈服用库仑准则（考虑了流体静压应力描写高聚物

3、的屈服用库仑准则（考虑了流体静压应力分量的影响）：当屈服面上的剪切应力分量的影响）：当屈服面上的剪切应力加上作用在该加上作用在该面上的法向应力的某个常数倍而达到一定临界值时，面上的法向应力的某个常数倍而达到一定临界值时，即即 +n= o: 材料常数；材料常数；n：屈服面上的法向应力屈服面上的法向应力 = o +P习惯上应力以拉应力为正，所以习惯上应力以拉应力为正，所以P= - n 来计法向应来计法向应力为压力，则屈服时的剪切应力力为压力，则屈服时的剪切应力为：为：温度温度0 10 20 30 (MPa) 227K293K303K313K323K333K6.2 脆脆-韧转变韧转变PMMA0.05

4、%/min0.5%/min5%/min50%/minPVC (23C)Strainstress(2)应变速率应变速率Tb为脆性断裂与韧性断裂的转变温度，为脆性断裂与韧性断裂的转变温度， 是高分子材料使用的最低温度是高分子材料使用的最低温度温度温度温度温度应力应力应力应力(a)脆化温度定义(b)应变速率的影响Tb断裂强度断裂强度屈服强度屈服强度断裂强度断裂强度屈服强度屈服强度TbTb聚合物 PDMS NR PE POM PC PA66 Tb (oK) 150 200 203 215 173 243 Tg (oK) 153 203 205 233 422 322一些聚合物的玻璃化温度与脆化温度一些

5、聚合物的玻璃化温度与脆化温度柔性链间距小柔性链间距小刚性链间距大刚性链间距大6.3 断裂与韧性断裂与韧性断裂前发生塑性形变吸收能量的能力什么是韧性什么是韧性？断裂可简单定义为物体在外力作用下产生新表面的过程即裂缝扩展的过程即裂缝扩展的过程摆锤冲击强度：摆锤冲击强度：Izod式和式和Charpy式式IzodCharpy冲击强度每种试样不能同时裂纹引发能和裂纹扩展能。每种试样不能同时裂纹引发能和裂纹扩展能。 缺口试样的冲击强度与无缺口试样的冲击强度值缺口试样的冲击强度与无缺口试样的冲击强度值的物理意义有何不同？的物理意义有何不同？缺口试样冲击强度表征缺口试样冲击强度表征:无缺口试样冲击强度表征无缺

6、口试样冲击强度表征:裂纹扩展能裂纹扩展能裂纹引发能裂纹引发能 加工条件（温度）与冲击强度关系加工条件（温度）与冲击强度关系 230 平行平行 230 垂直垂直 170 平行平行 170 垂直垂直 6. 6 疲劳疲劳疲劳疲劳: 材料在低于屈服应力或断裂应力的周期压材料在低于屈服应力或断裂应力的周期压 力下产生，周期压力在材料内部或其表面应力下产生，周期压力在材料内部或其表面应 力集中处引发裂纹，促进裂纹传播，导致材力集中处引发裂纹，促进裂纹传播，导致材 料破坏。料破坏。疲劳寿命疲劳寿命: 在最大受载应力（在最大受载应力（S）下，材料破坏时）下，材料破坏时 达到的周期数（达到的周期数（N）。）。 3）分子量增加分子量增加，疲劳极限疲劳极限: 材料可承受的周期数（材料可承受的周期数（N）为无限大时）为无限大时 对应的受载应力（对应的受载应力（S）。）