23 屈服与强度

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1、第8章聚合物的屈服与断裂Theyieldingandfractureofpolymers8.1Thetensilestress-straincurves应力-应变曲线一、拉伸试验测量指标1、拉伸强度（抗张强度，断裂强度）材料拉伸断裂前，单位截面积所能承受的最大负荷哑铃状试片P为负荷；b,d为试片宽度和厚度8.1Thetensilestress-straincurves应力-应变曲线2、断裂伸长率材料拉伸断裂前的最大形变率3、应力-应变曲线（-）-曲线下的面积反映材料韧性8.1Thetensilestress-

2、straincurves应力-应变曲线InstronTensileTestor电子拉力试验机Materialtestingmachine材料试验机玻璃态聚合物在不同温度下的应力-应变曲线8.1Thetensilestress-straincurves应力-应变曲线二、弯曲强度材料静弯曲断裂前所承受的最大负荷8.1Thetensilestress-straincurves应力-应变曲线三、冲击强度材料抵抗冲击负荷破坏的能力。材料韧性的表征定义：i为受冲击时单位面积所吸收的能量W为冲断试样所消耗的功8.1Thetens

3、ilestress-straincurves应力-应变曲线四、硬度材料表面抵抗机械压力的能力布氏硬度：直径为D的标准刚球压入材料表面的形变程度。P为压力，h为压痕深度AYBYieldingpoint屈服点Pointofelasticlimit弹性极限点Breakingpoint断裂点Strainsoftening应变软化Colddrawing冷拉Strainhardening应变硬化典型非晶态聚合物的拉伸应力-应变曲线C大形变你能解释吗？弹性形变屈服应变软化冷拉应变硬化断裂从分子运动机理解释形变过程se从应力—应变曲

4、线可以获得的被拉伸聚合物的信息聚合物的屈服强度聚合物的杨氏模量（E)聚合物的断裂强度聚合物的断裂伸长率聚合物的断裂韧性聚合物的断裂行为脆性断裂brittlefracture韧性断裂ductilefracturese各种情况下的应力-应变曲线(a)不同温度a:T<

5、a:脆性材料c:韧性材料d:橡胶b:半脆性材料酚醛或环氧树脂PP,PE,PCPS,PMMANaturerubber,PIB(c)不同的化学结构(d)Crystallization结晶1、应力-应变曲线OY区：普弹性Y点：成颈YZ区：细颈X点：断裂2、晶态与非晶态高聚物比较相近：普弹屈服（或成颈）形变增大断裂玻璃态聚合物与结晶聚合物的拉伸比较相似处：两种拉伸过程均经历弹性变形、屈服、发展大形变以及应变硬化等阶段，其中大形变在室温时都不能自发回复，而加热后则产生回复，故本质上两种拉伸过程造成的大形变都是高弹形变。该

6、现象通常称为“冷拉”。区别：（1）产生冷拉的温度范围不同，玻璃态聚合物的冷拉温度区间是Tb到Tg，而结晶聚合物则为Tg至Tm；（2）玻璃态聚合物在冷拉过程中聚集态结构的变化比晶态聚合物简单得多，它只发生分子链的取向，并不发生相变，而后者尚包含有结晶的破坏，取向和再结晶等过程。TheSizeofSpherulites球晶大小TheDegreeofCrystallization结晶度Differenttypesofstress-straincurve“软”和“硬”用于区分模量的低或高，“弱”和“强”是指强度的大小，“脆”

7、是指无屈服现象而且断裂伸长很小，“韧”是指其断裂伸长和断裂应力都较高的情况。se软而弱硬而脆硬而强软而韧硬而韧8.2Theyieldingofpolymer聚合物的屈服高聚物屈服点前形变是完全可以回复的，屈服点后高聚物将在恒应力下“塑性流动”，即链段沿外力方向开始取向。高聚物在屈服点的应变相当大，剪切屈服应变为10%-20%（与金属相比）。屈服点以后，大多数高聚物呈现应变软化，有些还非常迅速。屈服应力对应变速率和温度都敏感。屈服发生时，拉伸样条表面产生“银纹”或“剪切带”,继而整个样条局部出现“细颈”。屈服主要特征S

8、trainsoftening应变软化弹性变形后继续施加载荷，则产生塑性形变，称为继续屈服，包括：应变软化：屈服后，应变增加，应力反而有稍许下跌的现象，原因至今尚不清楚。呈现塑性不稳定性，最常见的为细颈。塑性形变产生热量，试样温度升高，变软。发生“取向硬化”，应力急剧上升。试样断裂。样条尺寸：横截面小的地方应变软化：应力集中的地方出现“细颈”的位