高分子結(jié)構(gòu)與性能 力學(xué)性能

1、(1) 楊氏模量(2) 屈服強(qiáng)度(3) 抗張強(qiáng)度(4) 斷裂伸長(zhǎng)率(5) 韌性Elongation at breakUltimate strengthStressStrainYield stressElongation at yield聚合物典型應(yīng)力聚合物典型應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線6.1 應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)力應(yīng)變曲線高聚物屈服過(guò)程的特征高聚物屈服過(guò)程的特征1. 屈服應(yīng)變大屈服應(yīng)變大2. 應(yīng)變軟化現(xiàn)象應(yīng)變軟化現(xiàn)象3. 屈服應(yīng)力的應(yīng)變速率依賴性屈服應(yīng)力的應(yīng)變速率依賴性4. 屈服應(yīng)變的溫度依賴性屈服應(yīng)變的溫度依賴性5.屈服應(yīng)力對(duì)流體靜壓力敏感屈服應(yīng)力對(duì)流體靜壓力敏感6.屈服時(shí)體積稍有縮小屈服時(shí)體積稍有縮

2、小7.屈服時(shí)的屈服時(shí)的Bauschinger效應(yīng)效應(yīng)金屬在拉伸和壓縮時(shí)應(yīng)有相同的屈服應(yīng)力金屬在拉伸和壓縮時(shí)應(yīng)有相同的屈服應(yīng)力,流體靜壓力流體靜壓力對(duì)屈服現(xiàn)象沒(méi)影響，可用瑞斯卡和米塞司準(zhǔn)則描寫(xiě)。對(duì)屈服現(xiàn)象沒(méi)影響，可用瑞斯卡和米塞司準(zhǔn)則描寫(xiě)。Bauschinger效應(yīng)效應(yīng): 材料在一個(gè)方向塑性屈服后材料在一個(gè)方向塑性屈服后, 在它反在它反方向的屈服就比較容易方向的屈服就比較容易, 高聚物有較明顯的高聚物有較明顯的Bauschinger 效應(yīng)效應(yīng), 因此高聚物取向薄膜不同方向的屈服因應(yīng)力差別因此高聚物取向薄膜不同方向的屈服因應(yīng)力差別較大。較大。描寫(xiě)高聚物的屈服用庫(kù)侖準(zhǔn)則（考慮了流體靜壓應(yīng)力描寫(xiě)高聚物

3、的屈服用庫(kù)侖準(zhǔn)則（考慮了流體靜壓應(yīng)力分量的影響）：當(dāng)屈服面上的剪切應(yīng)力分量的影響）：當(dāng)屈服面上的剪切應(yīng)力加上作用在該加上作用在該面上的法向應(yīng)力的某個(gè)常數(shù)倍而達(dá)到一定臨界值時(shí)，面上的法向應(yīng)力的某個(gè)常數(shù)倍而達(dá)到一定臨界值時(shí)，即即 +n= o: 材料常數(shù)；材料常數(shù)；n：屈服面上的法向應(yīng)力屈服面上的法向應(yīng)力 = o +P習(xí)慣上應(yīng)力以拉應(yīng)力為正，所以習(xí)慣上應(yīng)力以拉應(yīng)力為正，所以P= - n 來(lái)計(jì)法向應(yīng)來(lái)計(jì)法向應(yīng)力為壓力，則屈服時(shí)的剪切應(yīng)力力為壓力，則屈服時(shí)的剪切應(yīng)力為：為：溫度溫度0 10 20 30 (MPa) 227K293K303K313K323K333K6.2 脆脆-韌轉(zhuǎn)變韌轉(zhuǎn)變PMMA0.05

4、%/min0.5%/min5%/min50%/minPVC (23C)Strainstress(2)應(yīng)變速率應(yīng)變速率Tb為脆性斷裂與韌性斷裂的轉(zhuǎn)變溫度，為脆性斷裂與韌性斷裂的轉(zhuǎn)變溫度， 是高分子材料使用的最低溫度是高分子材料使用的最低溫度溫度溫度溫度溫度應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)力(a)脆化溫度定義(b)應(yīng)變速率的影響Tb斷裂強(qiáng)度斷裂強(qiáng)度屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度斷裂強(qiáng)度斷裂強(qiáng)度屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)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溫度與脆化溫度一些

5、聚合物的玻璃化溫度與脆化溫度柔性鏈間距小柔性鏈間距小剛性鏈間距大剛性鏈間距大6.3 斷裂與韌性斷裂與韌性斷裂前發(fā)生塑性形變吸收能量的能力什么是韌性什么是韌性？斷裂可簡(jiǎn)單定義為物體在外力作用下產(chǎn)生新表面的過(guò)程即裂縫擴(kuò)展的過(guò)程即裂縫擴(kuò)展的過(guò)程擺錘沖擊強(qiáng)度：擺錘沖擊強(qiáng)度：Izod式和式和Charpy式式IzodCharpy沖擊強(qiáng)度每種試樣不能同時(shí)裂紋引發(fā)能和裂紋擴(kuò)展能。每種試樣不能同時(shí)裂紋引發(fā)能和裂紋擴(kuò)展能。 缺口試樣的沖擊強(qiáng)度與無(wú)缺口試樣的沖擊強(qiáng)度值缺口試樣的沖擊強(qiáng)度與無(wú)缺口試樣的沖擊強(qiáng)度值的物理意義有何不同？的物理意義有何不同？缺口試樣沖擊強(qiáng)度表征缺口試樣沖擊強(qiáng)度表征:無(wú)缺口試樣沖擊強(qiáng)度表征無(wú)缺

6、口試樣沖擊強(qiáng)度表征:裂紋擴(kuò)展能裂紋擴(kuò)展能裂紋引發(fā)能裂紋引發(fā)能 加工條件（溫度）與沖擊強(qiáng)度關(guān)系加工條件（溫度）與沖擊強(qiáng)度關(guān)系 230 平行平行 230 垂直垂直 170 平行平行 170 垂直垂直 6. 6 疲勞疲勞疲勞疲勞: 材料在低于屈服應(yīng)力或斷裂應(yīng)力的周期壓材料在低于屈服應(yīng)力或斷裂應(yīng)力的周期壓 力下產(chǎn)生，周期壓力在材料內(nèi)部或其表面應(yīng)力下產(chǎn)生，周期壓力在材料內(nèi)部或其表面應(yīng) 力集中處引發(fā)裂紋，促進(jìn)裂紋傳播，導(dǎo)致材力集中處引發(fā)裂紋，促進(jìn)裂紋傳播，導(dǎo)致材 料破壞。料破壞。疲勞壽命疲勞壽命: 在最大受載應(yīng)力（在最大受載應(yīng)力（S）下，材料破壞時(shí)）下，材料破壞時(shí) 達(dá)到的周期數(shù)（達(dá)到的周期數(shù)（N）。）。 3）分子量增加分子量增加，疲勞極限疲勞極限: 材料可承受的周期數(shù)（材料可承受的周期數(shù)（N）為無(wú)限大時(shí)）為無(wú)限大時(shí) 對(duì)應(yīng)的受載應(yīng)力（對(duì)應(yīng)的受載應(yīng)力（S）。）