高分子材料性能测试-力学性能

1、聚合物材料的机械性能测试，1、3.1拉伸性能、3.2弯曲性能、3.3压缩性能、3.4冲击性能、3.5剪切性能、3.6蠕变和对应于3.7硬度的应力、3.8撕裂性能、3聚合物材料的机械性能、四种类型的应力、3、材料的机械性能、强度：材料在负载下抵抗塑性变形或断裂的最大能力。屈服强度：表示材料明显塑性变形的抗力Ps或抗拉强度：b=Pb/F0断裂前单位面积的最大应力，刚度：材料在外部应力下抵抗弹性变形的能力。弹性模量：E/，4、延展性：材料在从塑性变形到断裂的整个过程中吸收能量的能力。断裂韧性：KIC，塑性：一种材料在外力作用下经受不可逆永久变形而不受损的能力。材料的机械性能，5，应力和应变，材料的机

2、械性能，6，3.1拉伸性能，3.1.1应力-应变曲线，应力-应变曲线：a:脆性材料；具有屈服点的坚韧材料；c:无屈服点的韧性材料的抗拉强度；拉伸断裂应力；拉伸屈服应力；有偏差的屈服应力；紧张。断裂应变：屈服应变；偏移屈服时的应变，7，聚合物应力-应变过程，弹性变形：(起始-Y)，应力与应变成比例增加，直线斜率=杨氏模量E。它是由聚合物的键长和键角的变化引起的。屈服应力：应力在Y点达到最大值，称为屈服点，其应力Y为屈服应力。强制高弹性变形(大变形)降低了Y点的应力。这时，在大外力的帮助下，玻璃态聚合物的冻结段开始移动，聚合物链的延伸提供了材料的大变形。这种运动本质上与橡胶的高弹性变形相同，但只发

3、生在外力的作用下。为了区别于普通的高弹性变形，它通常被称为强制高弹性变形。在这个阶段可以恢复加热。当应变硬化继续拉伸时，由于分子链的排列，硬度提高，这需要更多的力来变形。当断裂达到b点时，材料断裂，断裂处的应力b是抗拉强度t；断裂应变b也称为断裂伸长率。在断裂之前，整个曲线所包围的区域相当于断裂功。e越大，材料越硬，但越软；b或y越大，材料越强，但越弱。b或s越大，材料越坚硬，但越脆。8，3.1.2聚合物1的典型应力-应变曲线，3.1拉伸性能，(a)的特征是柔软和脆弱。拉伸强度低，弹性模量小，伸长率小，如膨胀凝胶。(b)以硬度和脆性为特征。拉伸强度和弹性模量大，断裂伸长率小，如聚苯乙烯。9、3

4、.1.2聚合物1的典型应力-应变曲线、3.1拉伸性能和(c)的特征在于坚硬和坚固。高拉伸强度和弹性模量，适当的伸长率，如聚氯乙烯。(d)具有柔软和韧性的特征。断裂伸长率高，拉伸强度高，但弹性模量低，如天然橡胶、丁二烯橡胶等。10、3.1拉伸性能、3.1.2聚合物的典型应力-应变曲线iii，(e)的特征在于硬度和韧性。弹性模量大，抗拉强度和断裂伸长率高，如聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙等。11、3.1拉伸性能、3.1.3聚合物材料的典型应力-应变特性、12、3.1常用聚合物材料的应力-应变曲线、13、3.1拉伸性能拉伸应力：测量规范围内试样单位初始横截面上的拉伸载荷。拉伸断裂应力：曲线上断裂处的应力

5、。拉伸屈服应力：曲线上屈服点处的应力。断裂伸长率：试样断裂时，标记之间的距离与初始标记距离之比。弹性模量：材料上的应力与比例极限内相应应变的比值。屈服点：曲线上不增加的起点。应变：材料在应力下的尺寸变化与其原始尺寸的比率。3.1拉伸性能，18、电子万能试验机，3.1拉伸性能，19、3.1拉伸性能，3.1.5拉伸性能测试原理：拉伸测试是在延迟纵轴方向上对样品施加静态拉伸载荷，使其失效，并通过测量其屈服力、破坏力和标准距离之间的伸长率来获得样品。20、3.1拉伸性能、3.1.6测量方法，即按照国家标准对试样和试验环境进行状态调整。标记样品的中间平行部分，以显示仪表距离。测量样品中间平行部分的厚度和

6、宽度，精确到0.01毫米，测量二类样品中间平行部分的宽度，精确到0.05毫米。测量3个点，取算术平均值。夹具夹紧样品时，使样品纵轴与上下夹具中心连线重合，松紧适当。选择测试速度并进行测试。记录屈服载荷，或断裂载荷和量规之间的伸长率。当样品从中间平行部分断裂时，样品无效，取另一个样品补上。抗拉性能，低碳钢、铝合金、铸铁、聚合物材料，符合材料、抗拉性能、制备和尺寸要求的聚合物样品:类样品和尺寸，图3-3类样品，图3-3-2类样品，表3-2类样品尺寸要求，25，3.1抗拉性能，3.1.7样品制备和尺寸要求:类样品及其尺寸，图3-3类样品，表3-2类样品尺寸要求，26，3.1抗拉性能， 3.1.7试样

7、尺寸要求图3-3-2型试样，表3-2型试样尺寸要求，27，3.1.7试样制备和尺寸要求:塑料材料选择，试样类型试验速度参考，3.1拉伸性能，A:150%，B3360220%，C 3360520%，D 33601020%。28、3.1拉伸性能、3.1.8数据处理、拉伸强度或拉伸断裂应力、拉伸屈服应力和偏置屈服应力根据以下公式计算：t=F/bd t:拉伸强度或拉伸断裂应力、拉伸屈服应力等。MPa；f:最大载荷或断裂载荷、屈服载荷和偏移屈服载荷，n；b:样品宽度，毫米；d:样品厚度，mm。断裂伸长率根据以下公式计算：=(L-L0)/L0100%:断裂伸长率，%；L0:样品的原始轨距，mm；l:样品破

8、裂时标记线之间的距离，毫米.29、3.1拉伸性能、3.1.9影响拉伸性能的因素(1)样品尺寸：由微观缺陷和样品本身的微观差异引起(2)拉伸速度：塑料是一种粘弹性材料，其应力松弛过程与变形速率密切相关，这需要一个时间过程(3)温度和湿度：温度升高，湿度增加，强度降低(4)预处理由于加热和冷却时间和速度的不同，容易发生局部应力集中。经过一定温度的热处理或退火处理后，可以消除内应力，提高强度。(5)材料性质：结晶度、取向、分子量及其分布、交联度。(6)在：时效后，强度明显下降，(30)、(、)、(3.2)弯曲性能，3.2.1定义弯曲应力f:挠度s:在弯曲试验中，从试样跨度中心的顶部或底部到原始位置的

9、距离，mm。弯曲强度fM:弯曲过程中试样的最大弯曲应力，MPa。断裂弯曲应力fB:断裂时试样的弯曲应力，MPa。弯曲应变f:试样跨度中心外表面单位长度的微小变化，表示为无量纲比或%。断裂时的弯曲应变fB:断裂时试样的弯曲应变，用无量纲比或%表示。测试速度v:轴承和压头之间的相对运动速度，mm/min。31、3.2弯曲性能、3.2.2弯曲实验方法原理三点法、四点法、32、3.2弯曲性能、3.2.3弯曲实验试样要求标准试样长度l=802mm毫米宽度b=10 . 00 . 2毫米厚度D=4.00.2毫米长度L/。各向异性材料：其物理性质，如弹性，与方向有关，因此测试中样品的应力方向与其使用产品的应力

10、方向相同。样品制备：成型或挤出塑料：根据相关材料规格。板材：根据ISO2818制造。长纤维增强材料：根据ISO1268等制造。样品数量：每个测试方向至少测试5个样品。应取消跨度中间1/3以外的试件断裂试验结果，并进行重新取样试验。34、3.2弯曲性能，3.2.4测量样品中间部分的宽度b；厚度d，计算一组样品厚度的平均值d；剔除厚度超出平均厚度公差0.5%的样品；调整跨度L以符合L=(161)d.根据材料标准设定测试速度，否则，选择推荐的测试速度，使应变率尽可能接近1%/min，例如，样品的推荐测试速度为2mm/min。将样品对称放置在两个支架上，并在跨度中心施力。记录试验期间施加的力和相应的挠度。35、3.2弯曲性能、3.2.5计算公式弯曲应力弯曲模量挠度、F:弯曲应