(完整版)高分子材料的拉伸性能.doc

1、高分子材料的拉伸性能測試實驗指導(dǎo)書一、實驗?zāi)康?、測試熱塑性塑料拉伸性能。2、掌握高分子材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線的繪制4、了解塑料抗張強度的實驗操作。二、實驗原理包括拉濕度和試?yán)煸囼炇遣牧献罨镜囊环N力學(xué)性能試驗方法，可以得到材料的各種拉伸性能，伸強度、彈性模量、泊松比、伸長率、應(yīng)力-應(yīng)變曲線等。拉伸試驗是指在規(guī)定的溫度驗速度下，在試樣上沿縱軸方向施加拉伸載荷使其破壞，此時材料的性能指標(biāo)如下:拉伸強度為:式中。-拉伸強度，MPa;P-破壞載荷（或最大載荷），N;b-試樣寬度，cm;h-試樣厚度，cm.2.拉伸破壞（或最大載荷處）的伸長率為:式中%;-試樣拉伸破壞（或最大載荷處）伸長率,L0-破壞時

2、標(biāo)距內(nèi)伸長量，cm;L0-測量的標(biāo)距，cm,3.拉伸彈性模量為:式中Et-拉伸彈性模量，MPa；P荷載-變形曲線上初始直線段部分載荷量，N；L0與載荷增量對應(yīng)的標(biāo)距內(nèi)變形量，cm。4.拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線如果材料是理想彈性體，抗張應(yīng)力與抗張應(yīng)變之間的關(guān)系服從胡克定律，即式中：E楊氏模量或拉伸模量；o應(yīng)力；應(yīng)變聚合物材料由干本身長鏈分子的大分子結(jié)構(gòu)持點，使其具有多重的運動單元，因此不是理想的彈性體，在外力作用下的力學(xué)行為是一個松弛過程，具有明顯的粘彈性質(zhì)。拉伸試驗時因試驗條件的不同，其拉伸行為有很大差別。起始時，應(yīng)力增加，應(yīng)變也增加，在A點之前應(yīng)力與應(yīng)變成正比關(guān)系，符合胡克定律，呈理想彈性體。A點

3、叫做比例極限點。超過A點后的一段，應(yīng)力增大，應(yīng)變?nèi)栽黾?，但二者不再成正比關(guān)系，比值逐漸減??；當(dāng)達(dá)到Y(jié)點時，其比值為零。Y點叫做屈服點。此時彈性模最近似為零，這是一個重要的材料持征點。對塑料來說，它是使用的極限。如果再繼續(xù)拉伸，應(yīng)力保持不變甚至還會下降，而應(yīng)變可以在一個相當(dāng)大的范圍內(nèi)增加，直至斷裂。斷裂點的應(yīng)力可能比屈服點應(yīng)力小，也可能比它大。斷裂點的應(yīng)力和應(yīng)變叫做斷裂強度和斷裂伸長率。tehitigIBlED|13疋企it率封ur仙戰(zhàn)們高分子材料是多種多樣的，它們的應(yīng)力應(yīng)變曲線也是多樣的并且受外界條件的極大影響。Jn.Lddr=wini=拎扛應(yīng)變煞世/；S金語h迫4erdr殆賤變穂化II材料的

4、應(yīng)力應(yīng)變曲線下的面積，表示其反抗外力時所做的功，因此根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變曲線的形狀就可以大致判斷出該材料的強度和韌性。三、儀器裝置與原材料微機控制萬能材料試驗機1套游標(biāo)卡尺1個按照標(biāo)準(zhǔn)制備啞鈴型樣條PP，PS若干四、試驗步驟1試驗前的準(zhǔn)備（1）試樣制作：在拉伸試驗中，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)脑嚇有螤詈统叽?，使其拉伸時在有效部分?jǐn)嗔选Ｒ话愣际菃♀徯卧嚇?，主要是選擇適當(dāng)?shù)倪^渡圓弧半徑和有效寬度。在塑料拉伸試驗國家標(biāo)準(zhǔn)方法中，對各種試樣（如壓注、壓制、澆鑄、硬板材、軟片、薄膜等）的形狀、尺寸、圓弧半徑都做了統(tǒng)一的規(guī)定，準(zhǔn)備試佯時應(yīng)嚴(yán)格按照尺寸加工制作。（2）試樣預(yù)處理：如前所述測試結(jié)果與溫度、濕度有密切關(guān)系，因此在測試

5、之前除了進(jìn)行必要的后處理（如退火、淬火）之外，還需在與試驗條件相同的條件下放置一定時間，使試樣與試驗條件的環(huán)境達(dá)到平衡。一般試樣愈硬厚。這段時間應(yīng)愈長一些，這在國家標(biāo)準(zhǔn)中都有規(guī)定。（3）拉力試驗機的準(zhǔn)備工作：耍保證測試順利進(jìn)行利和結(jié)果準(zhǔn)確，拉力試驗機的良好工作狀態(tài)是必不可少的。微機控制萬能材料試驗機的準(zhǔn)備工作包括：首先調(diào)節(jié)工作室的溫度和濕度使之符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。（本實驗不作要求）開啟試驗機的總電源，預(yù)熱10分鐘。選擇合適量程的力傳感器。把選定的傳感器放到主機頂部傳感器座上固定，用電纜把傳感與測力放大器相連，同時在傳感器上裝好夾具。2測試步驟1）在實驗前用游標(biāo)卡尺精確測量厚度。每根試樣測量三點

6、取算術(shù)均值，并計算截面積A0，用游標(biāo)卡尺在試上對稱選取l0=25mm作為標(biāo)線間距離。2）試驗條件：打開試驗機拉伸軟件，選擇所需拉伸速率，本實驗選?。╩mmin）：5，50。3）把試樣夾持在上夾具，并保持豎直。輕按下行開關(guān)，夾緊試樣下端。4）儀器負(fù)荷調(diào)零，位移調(diào)零。5）按運行按鈕，開始試驗。實驗過程中，電腦程序上自動記錄了X-Y（載荷-形變）曲線。6）試樣斷裂后，保存試樣數(shù)據(jù)。7）重復(fù)步驟3-6，完成本組實驗。關(guān)閉試驗機和拉伸機，打掃衛(wèi)生，清理場地。五、數(shù)據(jù)處理1、由試樣的初始尺寸計算抗拉強度、斷裂強度；試樣有效部分長度人L0,試樣厚度d，試樣有效部分寬度b，抗拉強度的計算：。=F/(b*d)其

7、中F是最大破壞載荷，由于不同材料拉伸時斷裂點的載荷可能小于屈服點載荷，也可能大于屈服點載荷。因此計算抗拉強度時所指的是最大破壞載荷，不一定是斷裂點的載荷，而是應(yīng)力-應(yīng)變曲線上最大應(yīng)力點的載荷。3斷裂伸長率=(LLo0)/L)X100%其中Lo試樣韌始有效長度，L是試樣斷裂時標(biāo)線間的距離。LLo=L是試樣拉伸至斷裂時的總伸長值可以從載荷一形變X-Y曲線上直接讀出。4起始彈性模量EtEt=o/式中：0，分別是比例極限點以內(nèi)任一點的應(yīng)力與應(yīng)變。Et可以直接從X-Y曲線上求得。Et=(F*L0)/b*d*(LL0)4、由拉伸記錄曲線繪制應(yīng)力應(yīng)變曲線。六、思考題1、高分子材料有幾種類型的應(yīng)力-應(yīng)變曲線?2、比較橡膠、塑料及纖維的應(yīng)力-應(yīng)變曲線有何不同?3、溫度對拉伸性能什么影響？七、實驗參考書TOC o 1-5 h z1、何平笙、楊海洋、朱平平主編：高分子物理實驗，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，20022、劉建平、鄭玉斌主編：高分子科學(xué)與材料工程實