Chapter 6[1]

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1、本课程的内容高分子链的结构高分子的凝聚态结构高分子溶液分子量及分子量分布聚合物的分子运动和转变聚合物的屈服与断裂橡胶弹性聚合物的黏弹性聚合物的电学性能聚合物的其它性能高分子物理化学化工学院王雅琼2王雅琼第六章聚合物的屈服与断裂§1力学性能的表征§1力学性能的表征§2聚合物的拉伸行为§3聚合物的屈服§4聚合物的断裂与强度3王雅琼4王雅琼1.应变与应力普弹性弹性材料在外力作用下，其几何形状和尺寸高弹性形变性能黏性所发生的变化称应变或形变。材料的力学性能黏弹性断裂性能通常以单位长度（面积、体积）所发生的变化来表征。5王雅琼6王

2、雅琼→1应力→单位面积上的内力（1）简单拉伸（drawing)F¾材料在外力作用下发生形变的同时,在A0A其内部还会产生对抗外力的其内部还会产生对抗外力的附加内力附加内力,以使简单拉伸示意图材料保持原状。l0l¾当外力消除后，内力就会使材料回复原状ΔlF并自行逐步消除。当外力与内力达到平衡时，内力与外力大小相等，方向相反。应力σ=F/A0A0→材料的起始截面积¾材料受力方式主要有以下基本类型→应变ε=（l-l0）/l0=Δl/l0材料在拉伸作用下产生的形变亦称为拉伸应变或张应变→图7王雅琼8王雅琼应力(Stress)σF

3、工程应力Engineeringstressσ=A0F真应力Truestressσ'=A→应力→应变9王雅琼10王雅琼应变(Strain)ε（2）简单剪切(shearing)l−l0工程应变Engineeringstrainε==λ−1l0λ→伸长比剪切位移S，剪切角θ，剪切面间距dldll真应变Truestrainε′==ln∫l0ll剪切应力σs=F/A0；剪切应变γ=tanθ0→剪切剪切应变（γ）→偏斜角的正切→压缩11王雅琼12王雅琼2（4）弯曲（bending)（3）均匀压缩（pressurizing)材料受均匀

4、压力压缩时发生的体积形变称压缩应变主要有两种形式：pFF一点弯三点弯材料经压缩以后，体积由V0缩小为V，则压缩应变：（1-pointbending）（3-pointbending）γV=（V0-V）/V0=ΔV/V0→弯曲→弹性模量13王雅琼14王雅琼2.弹性模量E,G,Bandν¾指在弹性形变范围内单位应变所需应力的大小¾是材料刚性的一种表征EE==22GG((11++νν))¾分别对应于前三种受力和形变基本类型的模量：拉伸模量（杨氏模量）E：E=σ/εEE==33BB((11−−22νν))剪切模量（刚性模量）G：G

5、=σs/γE=2G(1+ν)=3B(1−2ν)体积模量（本体模量）B：B=p/γVOnlytwoindependentvariables→关系→泊松比15王雅琼16王雅琼Possionratiosfordifferentpolymers泊松比ν泊松比数值解释0.5不可压缩或拉伸中无体积变化Δm/mεν=−0=−T0.0没有横向收缩Δl/lε00.49~0.499橡胶的典型数值0.20~0.40塑料的典型数值→表→柔量17王雅琼18王雅琼3柔量Compliance→模量的倒数3.机械强度ε≤当材料所受的外力超过材料的承受能

6、力时，拉伸柔量D=材料就发生破坏。σ≤机械强度是衡量材料抵抗外力破坏的能力，γ剪切柔量J=是指在一定条件下材料所能承受的最大应力。σs根据外力作用方式不同，主要有以下几种：3.机械强度→拉伸19王雅琼20王雅琼（1）拉伸强度σt（2）抗弯强度P衡量材料抵抗拉伸破坏的能力，也称抗张强度试样断裂前所受的最大负荷dbP与试样横截面积之比：l0/2l0/2P---最大载荷P抗弯强度测定试验示意图σt=b---试样厚度b⋅d设试验过程中最大的负荷为P，则抗弯强度σf为：d---试样宽度σf=1.5Pl0/(bd2)→抗弯→表达式2

7、1王雅琼22王雅琼（3）冲击强度σi（Impactstrength)冲击强度也称抗冲强度,定义为试样受冲击负荷时单位截面积所吸收的能量。是衡量材料韧性的一种指标冲击强度的测定方法很多[摆锤式冲击实验[落重式冲击实验[高速拉伸实验→冲击→式23王雅琼24王雅琼4P摆锤冲击机冲击头以一定速度对试样实施冲击dbl0/2l0/2W冲断试样所消耗的功σ=ib⋅d试样的厚度和宽度Charpy简支梁→图→悬臂25王雅琼26王雅琼简支梁摆锤冲击机摆锤冲击机Izod悬臂梁→实物→悬臂27王雅琼28王雅琼悬臂梁摆锤冲击机落球冲击试验机→落球

8、4.硬度29王雅琼30王雅琼5布氏硬度4.硬度衡量材料表面承受外界压力能力的一种指标。∑布氏硬度:将直径为D的钢球压试样一定时间,测压入深度∑邵氏硬度:规定形状的压针在标准弹簧压力下压入试样的深度∑巴氏硬度:特定压头在标准弹簧压力下压入试样的压痕深度→实物→图31王雅琼32王雅琼→图33王雅琼→§2应力应变曲线34王