《高分子物理》PPT课件

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1、聚合物的强度及格理非斯断裂理论主要内容：聚合物的强度聚合物的断裂形式格理非斯断裂理论本讲重点及要求：掌握聚合物的强度及格理非斯断裂理论。教学目的：了解材料的破坏形式和理论，指导材料的制备和使用。8.3聚合物的断裂与强度强度是指物质抵抗破坏的能力张应力拉伸强度弯曲力矩抗弯强度压应力压缩强度拉伸模量弯曲模量硬度如何区分断裂形式？——关键看屈服屈服前断脆性断裂屈服后断韧性断裂8.3.1脆性断裂与韧性断裂脆性断裂屈服前断裂无塑性流动表面光滑张应力分量韧性断裂屈服后断裂有塑性流动表面粗糙切应力分量相比于脆性断裂，韧性断裂的断

2、裂面较为断裂伸长率较试样发生脆性或者韧性断裂与材料组成有关，除此之外，同一材料是发生脆性或韧性断裂还与温度T和拉伸速度有关。光滑大小粗糙材料的断裂方式分析聚合物材料的破坏可能是高分子主链的化学键断裂或是高分子分子间滑脱或分子链间相互作用力的破坏。化学键拉断15000MPa分子间滑脱5000MPa分子间扯离氢键500MPa范德华力100MPa理论值在断裂时三种方式兼而有之，通常聚合物理论断裂强度在几千MPa，而实际只有几十Mpa。WHY？e.g.PA,60MPaPPO,70MPa理论值与实验结果相差原因样条存在缺陷

3、应力集中polymerbasedconcretecontainingsphericalinorganicparticlesfatiguefracturesurfaceSEMfracturesurfaceofpolymerandwoodmatrixComparingofbrittleandductilefractures（分析判断）脆性断裂韧性断裂屈服-线b断裂能断裂表面断裂原因无有无有线性非线性线性非线性小大小大小大小大平滑粗糙平滑粗糙发向应力剪切应力发向应力剪切应力脆韧转变温度TbTbisalsocalle

4、dbrittletemperature.Brittleductiletransition脆韧转变——脆化温度，脆化点在一定速率下（不同温度）测定的断裂应力和屈服应力，作断裂应力和屈服应力随温度的变化曲线断裂应力和屈服应力谁对应变速率更敏感？脆性断裂和韧性断裂判断TTb,先达到y，韧性断裂Application对材料一般使用温度为哪一段？——T>TbTb越低材料韧性越好差Tb~TgTf~TdThreestatesTg~TfExample–PC聚碳酸酯Tg=150°CTb=-20°C室

5、温下易不易碎？Example–PMMA聚甲基丙烯酸甲酯Tg=100°CTb=90°C室温下脆还是韧？Acrylic-PMMATheinfluenceonTb（1）增加应变速率，脆化温度如何变化？（2）存在缺口，形成应力集中，趋向于脆性，脆化温度升高。8.3.2Griffithcracktheory断裂理论为什么材料的实际强度远远低于理论强度？存在缺陷为什么在缺陷处断裂？缺陷处应力集中缺陷处应力多大？Griffiththeory无限大平板中椭圆形裂缝的应力集中考察椭圆周围什么地方受力最大？—应力集中处（多大？）Ell

6、ipsoidab公式表达对圆形，a=b对椭圆，a增加，b减小剧烈——最终结果就是断裂打破沙锅问到底问=纹Griffithcracktheory断裂理论——讨论什么时候裂纹开始扩展E-弹性模量Gc-拉伸过程中材料所吸收的能量a-裂缝长度的一半裂缝扩展的临界应力Griffith从能量平衡的观点分析断裂过程，结果：临界应力强度K1c和应力强度因子K1CriticalstressintensityKIcStressintensityfactorK1E-弹性模量Gc-拉伸过程中材料所吸收的能量——为裂纹扩展阻力——为裂纹扩展

7、动力力越强，大；裂缝越长，a越大Discussion临界应力强度KIc应力强度因子K1裂纹扩展阻力裂纹扩展动力临界应力强度KIc应力强度因子K1裂纹稳定临界应力强度KIc应力强度因子K1裂纹扩展Exercise现有一块有机玻璃(PMMA)板，内有长度为10mm的中心裂纹，该板受到一个均匀的拉伸应力=450*106N/m2的作用力。已知该材料的临界应力强度因子KIc=84.7*106N/m2.m1/2,安全系数n=1.5,问板材结构是否安全？a=10mm/2=5*10-3m临界应力强度KIc应力强度因子K1裂纹稳

8、定本讲小结