《高聚物的力学性能》PPT课件

《《高聚物的力学性能》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第5章聚合物的力学性能高分子材料在外力作用下的形变和破坏特性1高分子材料的特点:易加工成型;适应面广;塑料和纤维的比强度高;橡胶的弹性形变大;对外力的响应有时间、温度依赖性；描述高分子材料力学行为的参数：应力、应变、时间、温度25.1力学性质的基本物理量1应力与应变应力:定义单位面积上的附加内力(单位面积受的外力),单位为牛顿／米’。受力方式与形变的形式:拉伸、剪切和压缩简单拉伸3均匀压缩简单剪切42理想弹性体的模量A简单拉伸与杨氏模量张力:垂直于截面的力F杨氏模量E:5B简单剪切与剪切模量泊松比：在拉伸中，材料横向单位宽度的减小与纵向单位长度的增加之比值.剪切

2、力:平行于截面的力F剪切应力:剪切应变:剪切模量G:橡胶和液体的泊松比接近于0.5．其它材料在0.2~0.5之间6C均匀压缩与本体模量流体静压力:P单位体积的体积减小:本体模量:75.2高分子材料的拉伸破坏1线形非晶态高分子材料拉伸应力-应变典型曲线o5.2.1线形非晶态高分子材料拉伸8三点三段形变类型典型应力弹性极限点ao-a弹性形变弹性极限应力σaσy屈服点ya-y强迫高弹形变屈服应力σy断裂点ty以后塑性形变断裂应力σt典型伸长率:弹性极限伸长率εaσy屈服伸长率εy断裂伸长率σt92强迫高弹形变特点(1)强迫高弹形变的温度在Tg和脆点温度Tb之间.(2)

3、强迫高弹形变发生后不能自动恢复,当温度升高到Tg以上可以自动恢复.(3)大分子链的柔性、分子量、外力作用时间都影响强迫高弹形变的发生。103温度对PMMA的拉伸应力-应变行为的影响115.2.2结晶高聚物拉伸过程的应力-应变曲线及试样外型变化12均匀伸长均匀伸长出现细颈细颈发展，链段取向见图5-8135.2.3聚合物拉声应力-应变曲线类型硬而脆软而弱软而韧硬而强硬而韧145.2.4高分子材料的断裂1脆性断裂和韧性断裂脆性断裂和韧性断裂的判别:脆性断裂:屈服之前的断裂;断裂面光滑;缺口冲击强度小于2kJ/m2韧性断裂:屈服之后的断裂;断裂面粗糙且有外延形变;缺口冲

4、击强度大于2kJ/m2脆性断裂是材料使用中的不希望情况！15162影响脆性断裂和韧性断裂的因素A拉伸条件的影响温度:低温下易发生脆性断裂，提高温度可转变为韧性断裂.17b形变速率:低形变速率下易发生韧性断裂.c应力方式:受冲击可能引起脆性破坏;低速拉伸、剪切和压缩力作用易引起韧性破坏。d缺口敏感性:缺口可使材料从韧性断裂转变为脆性断裂（缺口顶部产生了应力集中）。18B分子结构的影响脆性断裂应力随着分子量的增加而增大，有利于韧性断裂。聚合物在分子取向方向，脆性断裂应力提高较快，使材料在取向方向变韧，但是在与取向垂直的方向上易发生脆性断裂。刚性侧基使屈服应力和脆性断

5、裂应力都提高，而柔性侧基则使屈服应力和脆性断裂应力都降低。19交联可使屈服应力提高，但对脆性断裂应力增加并不大．因此，随着交联密度的增加，高分子材料的脆性也增加。增塑可以提高高分子材料的韧性。203银纹和剪切带玻璃态聚合物在发生约0.5％程度的形变时，开始呈现局部塑性形变，或者形成银纹，继而发展成裂缝后导致脆性断裂，或者形成剪切带，发生韧性断裂；a银纹非晶态聚合物，受拉仲应力的作用后，在与应力垂直的平面上出现许多微细孔，形成类似于玻璃、陶瓷材料中裂缝的龟裂纹路外表，肉眼可见银光闪闪，被称为银纹。2122银纹与裂缝的不同：裂缝的两个张开面之间是完全空的，在银纹中除

6、空穴外还含有取向的聚合物(40％。60％v)，银纹中高度取向聚合物形成的微纤束，阻止微孔进一步增大。银纹在压缩或退火热处理的可以收缩以致消失。23银纹具有高度的反射性，但银纹是透明的。银纹的产生与应力大小与速度、聚合物材料中的分子取向、热历史以及液体介质等因素有关。24b剪切带聚合物在剪切力作用下发生局部应变软化时，使材料内部形成与应力方向倾斜一定角度的剪切带。25剪切带的形成和发展不仅与聚合物的化学组成有关，而且与应力和温度等因素有关，随应力和温度的增高，剪切带增长速度也随之增大，这表明剪切带的增长是一个应力活化和温度活化的过程。265.4高分子材料的强度5.

7、4.1聚合物的理论强度聚合物的理论强度为15~20GPa，实际强度值在0.02~0.1GPa。聚乙烯的理论强度估计为19cPa，而一般的聚乙烯的强度仅为0.03GPa左右缺陷引起的应力集中及分子链的无序程度275.4.2聚合物的主要力学强度拉伸强度(断裂强度):将试片在拉力机上施以静态拉伸负荷,使其破坏(断裂)时的载荷σt.σt=p/bdkg/cm2断裂伸长率:εt=(l-l0)/l02829弯曲强度:用简支法将试样放在两支点上,在两支点间的试样上试加集中载荷,使之变形直至破坏时的载荷.是材料韧性、脆性的量度.简支梁式弯曲试验示意图30冲击强度：是材料在高速冲击

8、状态下的韧性或抗断裂的度