高聚物拉伸實驗報告

高聚物拉伸實驗力學(xué)性能實驗報告

高聚物拉伸實驗一、 實驗?zāi)康?、 觀察高聚物拉伸變形特點，比較與低碳鋼、鋁合金、鑄鐵等變形的區(qū)別處。2、 利用得到的數(shù)據(jù)，粗略計算橡膠的彈性模量E、可測強度ab、和伸長率5，并利用得到的最大伸長量和原長相比較，了解其拉伸性能。3、 進一步熟悉試驗機、引伸計的使用，完善實驗流程。4、 深化對實驗過程的理解，加強團隊協(xié)作。二、 實驗材料：電子萬能試驗機、橡膠材料、紙、筆。三、 實驗人員安排三、 實驗過程1、 討論實驗方案，決定要測量的實驗數(shù)據(jù)，進行人員分工。2、 領(lǐng)取試件，對試件進行原始數(shù)據(jù)測量。3、 參數(shù)設(shè)置，檢查無誤后，實驗開始。4、 試驗中認(rèn)真觀察。5、 實驗結(jié)束后卸載試件，保存數(shù)據(jù)并分析數(shù)據(jù)。四、 實驗數(shù)據(jù)處理1、原始數(shù)據(jù)。（長度為試驗機上露出試件的長度）測量量長度L/mm寬度d/mm厚度h/mm原始數(shù)據(jù)405.545.545.54222平均值405.5422、實驗得到的數(shù)據(jù)處理①：載荷位移曲線慘肢栽荷一位移曲線350300250N.2口口恒旗150100Pl i i I i I i i L. "0 50 100 150 200 250 300 350 400位移Fmm我們測量的橡膠拉伸段為40mm，但遺憾的是實驗中橡膠從夾頭中脫離出來，對實驗結(jié)果產(chǎn)生了一定的影響。從圖中我們可以得到，其最大位移量有超過350mm，即使減掉橡膠在夾頭中的位移，我們依然可以得到，橡膠的伸長率是驚人的。以橡膠伸長350mm為準(zhǔn)，則橡膠伸長率為：5=上匕x100%=3-0x100%=875%.10 40

伸長率大大超過了前面所做的低碳鋼與鋁合金的實驗。而且所承受的載荷更小，那么我們可以推知橡膠的彈性模量必然很小。：應(yīng)力應(yīng)變曲線（我們以位移量除以原長來近似應(yīng)變量），則圖示為：（近伙A應(yīng)力應(yīng)奕曲線□ ：2 4 6 6 10Stra:n直觀的，可以得到，實驗結(jié)束時橡膠承受的最大應(yīng)力為。b=27.3Mpa。同時我們可以得到近似的彈性模量E，其擬合圖為：擬合?圖像0 0.5 1 1.5 2Strain由此圖可得彈性模量E=2.45Mpa.此數(shù)值比低碳鋼或者鑄鐵、鋁合金等材料都小5個數(shù)量級左右，可見橡膠的變形量很大，可塑性極佳。五、實驗后的反思。1、實驗中出現(xiàn)的問題。答：實驗中我們的試件從試驗機上脫離，其原因是試件未夾緊。但是橡膠試件的表面本來就十分平整光滑，摩擦系數(shù)很小，單純用夾頭夾緊難度很大，課堂上陸續(xù)有幾組出現(xiàn)同樣的問題。我認(rèn)為，其解決思路應(yīng)該從一下方面入手：：在試件的底邊加一層薄金屬片，金屬片是穿在打過孔的試件上的。這樣夾持試件時將金屬片留在夾頭外即可。：將橡膠在夾頭中的一段刻上凹槽，增大摩擦因數(shù)或者通過在夾頭上預(yù)先刻上凹槽。2、 實驗數(shù)據(jù)得到的彈性模量是否精確？答：實驗中多多少少地橡膠會在夾頭中滑移，所以實驗數(shù)據(jù)一定會有誤差。但是實驗的開始階段數(shù)據(jù)應(yīng)該是可信度比較高的。所以我們在近似估計彈性模量時主要截取了開始階段的數(shù)據(jù)，得到的E值應(yīng)該比較可信。3、 為什么橡膠的彈性模量如此小而形變量如此大？答：橡膠是由線型的長鏈分子組成的，由于熱運動，這種長鏈分子在不斷地改變著自己的形狀，因此在常溫下橡膠的長鏈分子處于蜷曲狀態(tài)。因此把蜷曲分子拉直就會顯示出形變量很大的特點。當(dāng)外力使蜷曲的分子拉直時，由于分子鏈中各個環(huán)節(jié)的熱運動，力圖恢復(fù)原來比較自然的蜷曲：吠態(tài)，形成了對抗外力的回縮力，正是這種力促使像膠形變的自發(fā)回復(fù)，造成形變的可逆性。但是這種回縮力畢竟是不大的，所以橡膠在外力不大時就可以發(fā)生較大的形變，因而彈性模量很小。4、 生活中我們經(jīng)常用到橡膠，比如猴皮筋等等，它的特性受環(huán)境影響很大，具體有什么呢？答：①彈性模量隨溫度的升高而增加。當(dāng)發(fā)生高彈形變時，在外力作用下，材料的伸長導(dǎo)致分子鏈空間排列有方向性，分子鏈不得不順著外力場的方向舒展開來，而熱運動力圖使分子鏈回復(fù)到卷曲狀態(tài)，這種回縮力與溫度有關(guān)。隨著溫度的升高，分子熱運動加強，回縮力增大，彈性模量增加，彈性形變變小。一般材料的泊松比在0.2?0.5之間，橡膠和液體均接近0.5，所以，橡膠可看做不可壓縮的液體。泊松比是指各向固性的材料在拉伸（或壓縮）時，橫向單位尺寸的變化（橫向應(yīng)變）與縱向單位尺寸的變化（縱向或軸向應(yīng)變）之比。形變需要時間。橡膠受到外力壓縮成拉伸時，形變總是隨時間而發(fā)展的，最后達到最大形變，這種現(xiàn)象稱為蠕變；或者，拉緊的橡皮帶會逐漸變松，這種應(yīng)力隨時間而下降或消失的現(xiàn)象稱為應(yīng)力松弛。蠕變和應(yīng)力松弛統(tǒng)稱為力學(xué)松弛。為什么有力學(xué)松弛現(xiàn)象呢？由于橡膠是一種長鏈分子，整個分子的運動或鏈段的運動都要克服分子間的作用力和內(nèi)摩擦力。高彈形變就是靠分子鏈段的運動來實現(xiàn)的，整個分子鏈從一種平衡狀態(tài)過渡到外力相適應(yīng)的平衡狀態(tài)，可能需要幾分鐘，幾小時甚至幾年，就是說在一般情況下形變總是落后于外力。昕以橡膠發(fā)生形變需要時間。形變時有熱效