电子拉力机南京理工大学

实验八

电子拉力机测定聚合物的拉伸应力应变曲线目的和要求1、熟悉高分子材料拉伸性能测试标准条件、测试原理及其操作。2、了解测试条件对测定结果的影响。3、测定聚丙烯等材料的屈服强度，断裂强度和断裂伸长率，并理解应力—应变曲线的意义；4、掌握高聚物的静载拉伸实验方法。实验原理1、应力—应变曲线

拉伸实验是最常用的一种力学实验，由实验测定的应力应变曲线，可以得出评价材料性能的屈服强度，断裂强度和断裂伸长率等表征参数，不同的高聚物、不同的测定条件，测得的应力—应变曲线是不同的。应力与应变之间服从虎克定律，即：式中σ——应力，MPa；ε——应变，％；E——弹性模量，MPa；A为屈服点，A点所对应力叫屈服应力或屈服强度。2、玻璃态高聚物拉伸时曲线发展的几个阶段(1)屈服区(2)延伸区(3)增强区3、影响高聚物机械强度的因素(1)大分子链的主价链，分子间力以及高分子链的柔性等，是决定高聚物机械强度的主要内在因素。(2)混料及塑化不均,会产生细纹、凹陷、真空泡等形式留在制品表面或内层。(3)环境温度、湿度及拉伸速度等对机械强度有着非常重要的影响。4、由于不同的高分子材料，在结构上不同，表现为应力-应变曲线的形状也不同。目前大致可归纳成5种类型

(a)的特点是软而弱。拉伸强度低，弹性模量小，且伸长率也不大，如溶胀的凝胶等。(b)的特点是硬而脆。拉伸强度和弹性模量较大，断裂伸长率小，如聚苯乙烯等。

(c)的特点是硬而强。拉伸强度和弹性模量大，且有适当的伸长率，如硬聚氯乙烯等。(d)的特点是软而韧。断裂伸长率大，拉伸强度也较高，但弹性模量低，如天然橡胶、顺丁橡胶等。(e)的特点是硬而韧。弹性模量大、拉伸强度和断裂伸长率也大，如聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙等。仪器、设备和材料1、材料试样(1)试样的类型和尺寸①I型试样I型试样形状及尺寸分别见图2-1和表1-1。

图2-1I型试样表1-1I型试样尺寸(mm)②II型试样II型试样形状及尺寸分别见图2-2和表1-2。

图2-2II型试样表1-2II型试样尺寸③III型型试试样样形形状状及及尺尺寸寸分分别别见见图图2-3和和表表1-3。。图2-3III型型试试样样表1-3III型型试试样样尺尺寸寸(mm)④IV型型试试样样形形状状及及以以下下分分别别见见图图2-4和和表表1-4。。图2-4IV型型试试样样表1-4IV型型试试样样尺尺寸寸(mm)(2)试试样样类类型型的的选选择择不不同同的的材材料料由由于于尺尺寸寸效效应应不不同同，，故故应应尽尽量量减减少少缺缺陷陷和和结结构构不不均均匀匀性性对对测测定定结结果果的的影影响响，，按按表表2选选用用国国家家标标准准规规定定的的拉拉伸伸试试样样类类型型以以及及相相应应的的实实验验速速度度。。III型仅仅用于于测定定拉伸伸强度度(3)试试样的的制备备及要要求①试样样制备备和外外观检检查，，按GB1039规定定进行行。②试样样厚度度除表表中规规定外外，板板材厚厚度d≤l0mm时时，可可用原原厚为为试样样厚度度；当当厚度度d>10mm时，，应从从两面面等量量机械械加工工至10mm，，或按按产品品标准准规定定加工工。③每组组试样样不少少于5个，，对各各向异异性的的板材材应分分别从从平行行与主主轴和和垂直直与主主轴的的方向向各取取一组组试样样。2、仪仪器、、设备备实验设设备为为CMT微微机控控制电电子万万能试试验机机实验步步骤1按按以下下顺序序开机机：试试验机机———>打打印机机———>计计算机机。每每次开开机后后，最最好要要预热热10分钟钟，待待系统统稳定定后，，再进进行试试验工工作。。2双双击电电脑桌桌面图图标，，进进入试试验软软件，，选择择好联联机的的用户户名和和密码码选选择择对应应的传传感器器（本本实验验为1号传传感器器）后后击。。3准准备好好楔形形拉伸伸夹具具。若若夹具具已安安装到到试验验机上上，则则对夹夹具进进行检检查,并根根据试试样的的长度度及夹夹具的的间距距设置置好限限位装装置。。4点点击新新试验验，选选择相相应的的塑料料拉伸伸试验验方案案(试试验方方案的的设置置参照照软件件说明明书)，输输入试试样的的原始始用户户参数数如尺尺寸等等，如如下所所示。。多根根试样样直接接按回回车键键生成成新记记录。。5分分别将将上、、下夹夹具装装到试试验机机的上上、下下接头头上，，插上上插销销，旋旋紧锁锁紧螺螺母。。先搬搬动上上夹具具的上上搬把把，使使钳口口张开开适当当的宽宽度，，大于于所装装试样样的厚厚度即即可；；将试试样一一端放放入上上夹具具钳口口之间间，并并使试试样位位于钳钳口的的中央央，松松开上上搬把把，将将试样样上端端夹紧紧。在在夹好好试样样一端端后，，力值值清零零（点点击力力窗口口的按按钮））再夹夹另一一端。。6将将大变变形的的上下下夹头头夹在在试样样的中中部，，并保保证上上下夹夹头之之间的的顶杆杆接触触，以以保证证试样样原始始标距距的正正确。。本实实验顶顶杆的的间距距设置置为50mm。。7点点击，，开始始自动动试验验。试试验自自动结结束后后，软软件显显示试试验结结果，，包括括试样样的拉拉伸断断裂强强度、、断裂裂伸长长率和和弹性性模量量等结结果参参数。。8重复上上述5-6步骤做完完5个试样样后，试验验完成。点点击,打印印试验报告告。9关闭试试验窗口及及软件。关关机顺序：：试验软件件——>试试验机———>打印机机——>计计算机。实验数据与与处理1.拉伸强强度或拉伸伸断裂应力力或拉伸屈屈服应力或或偏置屈服服应力。－拉伸强度度；－拉伸时的应应变；－拉伸断裂应应力；－断裂时的应应变；－拉伸屈服应应力；－屈屈服时的应应变；－－偏置屈服服应力；－－偏置屈服服时的应变变X％；A－脆性材材料；B－－具有屈服服点的韧性性材料；C－无屈服服点的韧性性材料图3-1拉拉伸应应力-应变变曲线线按式(1-1)计算算：（1-1））式中———抗抗拉伸伸强度度或拉拉伸断断裂应应力或或拉伸伸屈服服应力力或偏偏置屈屈服应应力，，MPa；；P———最最大负负荷或或断裂裂负荷荷或屈屈服负负荷或或偏置置屈服服负荷荷，N；b———试试样宽宽度，，mm；d———试试样厚厚度，，mm。各应力力值在在拉伸伸应力力-应应变曲曲线上上的位位置见见图3-1。2、断断裂伸伸长率率按按式(1-2)计算算：（1-2））式中———断断裂伸伸长率率，％％；Go——试试样原原始标标距，，mm；G————试样样断裂裂时标标线间间距离离，mm。。3、标准偏偏差值SS按式(1-3)计计算：（1-3）式中S———标准准偏差值值，——单个个测定值值，——一组组测定值值的算数数平均值值：n——一测测定个数数．4、计算算结果以以算术平平均值表表示，取取三三位有效效数值，，取二二位有效效数值，，S取二二位有效效数值。。思考题1如何何根据高高分子材材料的应应力—应应变曲线线来判断断材料的的性能？？2在拉拉伸实验验