電子拉力試驗機測定聚合物的應力-應變曲線

 聚合物在拉力下的應力-應變測試是一種廣泛使用的zui基礎的力學試驗，聚合物的應力-應變曲線提供力學行為的許多重要線索，利用拉力試驗機測試力學性能從而得到有用的表征參數(shù)（楊氏模量、屈服應力、屈服伸長率、破壞應力、極限伸長率、斷裂能）以評價材料抵抗載荷、抵抗變形和吸收能量的性質(zhì)優(yōu)劣；從寬廣的試驗溫度和試驗速度范圍內(nèi)測得的應力-應變曲線，有助于判斷聚合物材料的強弱、硬軟、韌脆和粗略估計聚合物所處的狀態(tài)與拉伸取向過程，以及為設計和應用部門選取*材料而提供科學依據(jù)。

   電子拉力機是將聚合物材料的刺激（載荷）和響應（變形）由換能裝置轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘杺魅胱詣佑涗泝x，掃描出載荷-變形（或載荷-時間）曲線，經(jīng)計算處理后，可得到應力-應變曲線。電子拉力機除了應用于力學試驗中zui常用的拉伸試驗外，還可進行壓縮、彎曲、剪切、撕裂、剝離以及疲勞、應力松弛等各種力學試驗，是測定和研究聚合物材料的力學行為和機械性能的有效手段。

   一、目的要求

   1.熟悉電子拉力試驗機的使用。

   2.測定聚合物的載荷p-時間t曲線，計算各種拉伸力學性能。

   3.觀察裂紋和裂縫現(xiàn)象。

   二、原理

   拉伸試驗是在規(guī)定的試驗溫度、濕度與速度條件下，對標準試樣沿其縱軸方向施加拉伸載荷，并使其破壞。拉伸時，試樣在縱軸方向受到的標稱應力σ為

                      σ=P/A₀                                             （1）

式中，p為拉伸載荷；A₀為試樣的初始截面積。試樣的伸長率，即應變ε為

                     ε=ΔL/L₀                             （2）

式中，L₀為試樣標線間的初始長度；ΔL為拉伸后試樣標線間原長的增量。根據(jù)拉伸過程中屈服點的表現(xiàn)、伸長率大小及其斷裂情況，應力-應變曲線大致可分為五種類型；①軟而弱；②硬而脆；③硬而強；④軟而韌；⑤硬而韌（圖30-1）。但是，隨著試驗條件（溫度、濕度、速度）的變化，聚合物的應力-應變行為可以發(fā)生脆性-韌性互變，這是聚合物材料具有粘彈性的緣故。

圖30-1 聚合物的拉伸應力-應變曲線類型

（a）軟而弱 （b）硬而脆 （c）硬而強 （d）軟而韌 （e）硬而韌

   在σ-ε曲線上，以屈服點Y為界劃分為兩個區(qū)域，屈服點之前是彈性區(qū)，即除去應力，材料能恢復原狀；屈服點之后是塑性區(qū)，即材料產(chǎn)生*變形，不再恢復原狀（圖30-2）。因而，我們也可將聚合物的拉伸力學性能分為彈性區(qū)的力學性能（圖30-3）。

（a）                                                       （b）

（a）彈性區(qū)與塑性區(qū) （b）彈性應變εe

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