高分子物理Chapter8-1

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1、Chap8YieldingandFractureofPolymer第八章聚合物的屈服与断裂6学时本章的教学内容、要求和目的教学内容：聚合物的应力—应变曲线聚合物的屈服聚合物的断裂与强度重点要求：会从聚合物应力——应变曲线获取信息，掌握屈服和断裂现象及其机理、韧性和强度的影响因素及增韧、增强方法和机理。学习目的：能从分子结构、凝聚态结构和屈服、断裂特征上对材料的韧性和强度进行初步判断，学会聚合物的增韧、增强方法，以满足其使用要求。聚合物的盈应力—应变曲线和屈服主要内容：聚合物的应力—应变曲线聚合物的屈服聚合物的屈服现象、机理和屈服判据本

2、讲重点及要求：学会从分子运动角度分析聚合物的应力—应变曲线，掌握聚合物屈服现象、机理和判据。YieldingandFractureofPolymer第八章聚合物的屈服与断裂8.1Thestress-straincurves应力-应变曲线——研究聚合物的极限性质，即在较大外力的持续作用或强大外力的短时作用后，聚合物发生大形变直至宏观破坏或断裂。Typicalstress-straincurveforamorphouspolymerattemperaturebelowTgEngineeringstresstoengineeringstra

3、in8.1.1Thestress-straincurves应力-应变曲线A弹性极限应变A弹性极限应力B断裂伸长率B断裂强度Y屈服应力Ypoint:Yieldingpoint屈服点Apoint:Pointofelasticlimit弹性极限点Bpoint:Breakingpoint断裂点断裂能FractureenergyStress-strain曲线下面积称作断裂能：材料从开始拉伸至破坏所吸收的能量。Young’sModulus杨氏模量形变过程弹性形变-屈服-应变软化-冷拉-应变硬化-断裂从分子运动机理解释上述过程从应力—应变

4、曲线可以获得的被拉伸聚合物的信息聚合物的屈服强度（Y点强度）聚合物的杨氏模量（OA段斜率）聚合物的断裂强度（B点强度）聚合物的断裂伸长率（B点伸长率）聚合物的断裂韧性（曲线下面积）8.1.2Stress-straincurvesundervariousconditions各种情况下的应力-应变曲线(a)Differenttemperaturea:T<

5、fferentstrainrateStrainrate时温等效原理：拉伸速度快=时间短温度低速度速度Example:PMMAa: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,PI(c)CompositionofPolymers物质结构组成(d)Crystallization结晶应变软化更明显冷拉时晶片的倾斜、滑移、转动，形成微晶或微纤束(e)TheSizeofSpherulites球晶大小(f)TheDegreeofCrystallization结晶度Different

6、typesofstress-straincurve聚合物力学类型软而弱软而韧硬而脆硬而强硬而韧聚合物应力—应变曲线应力应变曲线特点模量（刚性）低低高高高屈服应力（强度）低低高高高极限强度（强度）低中高高断裂伸长（延性）中等按屈服应力低中高应力应变曲线下面积（韧）小中小中大实例聚合物凝胶橡胶.增塑.PVC.PE.PTFEPS.PMMA.固化酚醛树脂断裂前无塑性形变断裂前有银纹硬PVCABS.PC.PE.PA有明显的屈服和塑性形变.韧性好Comparing8.2Theplasticityandyieldingofpolymer聚合物的塑性

7、和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Strainsoftening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

8、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”的位置自由体积增加松弛时间变短出现“细颈”的原因无外力有外