聚合物的屈服断裂和强度部分解析ppt课件.ppt

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1、第七章高聚物的屈服、断裂和强度在较大外力的持续作用或强大外力的短期作用下，材料将发生大形变直至宏观破坏或断裂，对这种破坏或断裂的抵抗能力称为强度。材料断裂的方式—形变性质脆性断裂韧性断裂17.1描述力学性质的基本物理量和几种常用的力学性能指标一应力与应变应变：材料受到外力作用，而所处的条件使它不能产生惯性移动时，它的几何形状和尺寸将发生变化，这种变化称为应变。应力：单位面积上的附加内力为应力。应力单位：N/m2，又称帕斯卡，Pa。2二应变类型三种基本的应变类型简单拉伸简单剪切均匀压缩31拉伸应变在简单拉伸

2、的情况下，材料受到的外力F是垂直于截面积的大小相等、方向相反并作用于同一直线上的两个力，如下图所示，这时材料的形变称为拉伸应变。4①小形变时拉伸应变通常以单位长度的伸长来定义，如果材料的起始长度为l0，变形后的长度为l，则拉伸应变式中Δl—材料的绝对伸长习用应变，相对伸长拉伸应变—拉伸应力习用应变—习用应力，习用应力定义为：式中A0—材料的起始截面积5②大形变时材料的截面积将发生较大的变化，习用应力与材料的真实应力会发生较大的偏差，应以真实截面积A代替A0，得到的应力则称为真应力。真应变：li→li+dl

3、i，其他拉伸应变的定义，如：62剪切应变在简单剪切的情况下，材料受到的力F是与截面A0相平行的大小相等、方向相反的两个力，如下图所示，这时材料的形变称为剪切应变。简单剪切示意图7切应变定义为剪切位移量S与剪切面之间的距离d的比值，即剪切角（或称偏斜角）θ的正切。当切应变足够小时，材料的剪切应力为：83均匀压缩应变在均匀(流体静力)压缩的情况下，材斜受到的围压力P的作用，发生体积形变，使材料从起始体积V0→缩小为V0-ΔV，如下图所示，这时材料的形变称为均匀压缩应变Δ，Δ定义为单位体积的体积减小，即均匀流体

4、静压缩示意图9三弹性模量和柔量对于理想的弹性固体，应力与应变成正比，比例常数称为弹性模量。表征材料抵抗变形能力的大小，模量越大，越不容易变形，材料刚性越大。上述三种基本类型的弹性模量分别称为杨氏模量E，剪切模量G和体积模量B。10三种基本应变的模量拉伸:杨氏模量E(MPa)σ-应力ε-应变F-拉伸力AO-试样原始截面积lO-试样原始长度Δl-伸长长度11三种基本应变的模量剪切:剪切模量:G(MPa)σs―剪切应力γ―剪切应变=tgθ12三种基本应变的模量压缩:体积模量B(Kg)P―流体静压力ΔV―体积变化

5、VO―原始体积13柔量：模量的倒数杨氏模量E的倒数称为拉伸柔量，用D表示剪切模量G的倒数称为剪切柔量，用J表示体积模量B的倒数称为可压缩度14三种应变模量的关系各向同性的材料：E=2G(1+ν)=3B(1-2ν)ν(泊松比):横向形变与纵向形变之比15不同材料的泊松比材料名称泊松比材料名称泊松比锌0.21玻璃0.25钢0.25~0.35石料0.16~0.34铜0.31~0.34聚苯乙系0.33铝0.32~0.36聚乙烯0.38铅0.45赛璐珞0.39汞0.50橡胶类0.49~0.5016四机械强度当材料所

6、受的外力超过其承载能力时，材料抵抗外力破坏的能力就是机械强度。1拉伸强度拉伸强度是在规定的试验温度、湿度和试验速度下，在标准试样上沿轴向施加拉伸载荷，如下图所示，直至断裂时试样承受的最大载荷P与试样横截面的比值，通常用σt表示，即其单位为N/m2或Pa17对应的拉伸模量通常由拉伸初始阶段的应力与应变比例计算，即：式中—ΔP变形较小时的载荷182压缩强度与拉伸试验类似，若向试样施加的是单向压缩载荷，则得到的是压缩强度和压缩模量。理论上，所得压缩模量应与拉伸模量相等，即Et=Ec，实际上，压缩模量Ec通常稍大

7、于拉伸模量Et193弯曲强度（挠曲强度）是在规定试验条件下，对标准试样施加静弯曲力矩，如下图所示，直到试样折断为止，取试验过程中的最大载荷P，并按下式计算弯曲强度式中δ—挠度204冲击强度冲击强度是衡量材料韧性的一种强度指标，表征材料抵抗冲击载荷破坏的能力。通常定义为试样受冲击载荷而折断时单位截面积所吸收的能量。式中W—冲断试样所消耗的功（冲击功）215硬度硬度是衡量材料表面抵抗机械压力的能力的一种指标。硬度的大小—材料的抗张强度和弹性模量硬度试验方法有划痕法、压入法和动态法。不同测量方法所得硬度的量值和

8、物理意义均不同。划痕法测得的硬度表示材料抵抗表面局部断裂的能力，称为莫氏硬度；22压入法测得的硬度表示材料抵抗表面塑性变形的能力，根据试验方式分为：布氏硬度洛氏硬度邵氏硬度动态法测得的硬度表示材料抵抗弹性变形的能力，主要有：肖氏硬度动态布氏硬度23常见塑料的拉伸和弯曲强度塑料名称拉伸强度（MPa）伸长率%拉伸模量（GPa）弯曲强度（MPa）弯曲模量（GPa）低压聚乙烯22～3960～1500.84～0.9525～401.1～1