拉伸弹性模量课件.ppt

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1、材料性能测试技术PerformanceTestingofMaterials主讲教师：李爱香1上次课的主要内容第一章材料的力学性能1.1描述力学性能的基本物理量1.2材料单向静拉伸力学性能1.2.1低碳钢拉伸时的力学性能1.2.2灰口铸铁拉伸时的力学性能2塑性材料的特点：断裂前变形大，塑性指标（δ、ψ）高，抗拉能力强。常用指标---弹性极限、屈服极限、强度极限；弹性模量；断裂伸长率、断面收缩率。脆性材料的特点：断裂前变形小，塑性指标低。唯一指标---σb。3本次课的主要内容第一章材料的力学性能1.2材料单向静拉伸力学性能1.2.3聚合物拉伸时的力学性能1.2.4材料

2、的断裂1.3材料压缩的力学性能4重点：聚合物应力-应变曲线，压缩强度难点：材料断裂方式的判断本次课的重点、难点51.2.3聚合物材料拉伸时的力学性能特点力学性能的数值很宽：包括从熔体、软橡皮到很硬的固体，各种聚合物对于机械应力的反应相差很大。高聚物由长链分子组成，运动单元具有多重性，分子运动对温度和时间有强烈的依赖性——松弛特性。力学性能也有松弛特性。表现为粘弹性行为，同时具有粘性液体和纯粹弹性固体的行为强度低，模量低Rubber在低温下变硬PMMA,T>100C,变软尽管结构无变化，但对于不同温度或外力，分子运动是不同的，物理性质也不同6形变温度TgTf玻璃态

3、高弹态橡胶态粘流态玻璃化转变区域粘流转变区域非晶态聚合物玻璃化转变为高弹态，转变温度称为玻璃化温度Tg高弹态转变为粘流态，转变温度称为粘流温度Tf7哑铃型标准试样常用的哑铃型标准试样，试样中部为测试部分，标距长度为l0，初始截面积为A0。1.典型聚合物应力-应变曲线实验条件：一定拉伸速率和温度8ABOCD明显的四个阶段1、普弹形变阶段OA2、屈服阶段AC（应变软化阶段）3、强迫高弹形变阶段CD4、应变硬化阶段DB9ABPointofelasticlimit弹性极限点OCD（1）OA段，为普弹形变区，应力－应变呈直线关系变化，符合虎克定律，直线斜率为弹性模量。10A

4、YBYieldingpoint屈服点Strainsoftening应变软化yOCD（2）屈服阶段AC：越过A点，应力－应变曲线偏离直线，材料开始发生塑性形变，极大值Y点称材料的屈服点，其对应的应力、应变分别称屈服应力（或屈服强度）σy和屈服应变εy。发生屈服时，试样上某一局部会出现“细颈”现象，材料应力略有下降，“应变软化”。11（3）强迫高弹形变阶段CD：随着应变增加，在很长一个范围内曲线基本平坦，“细颈”区越来越大，发生“强迫高弹形变”。AYB强迫高弹形变yOCD12AYByOCD（4）应变硬化DB：拉伸应变很大时，材料应力又急剧上升（应变硬化），到达B

5、点发生断裂。与B点对应的应力、应变分别称材料的拉伸强度（或断裂强度）σb和断裂伸长率εb，是材料发生破坏的极限强度和极限伸长率。Breakingpoint断裂点Strainhardening应变硬化13AYBOCD（5）曲线下的面积等于相当于拉伸试样直至断裂所消耗的能量，称断裂能或断裂功。它是表征材料韧性的一个物理量。14拉伸过程中高分子链的运动非晶态聚合物的应力-应变曲线（玻璃态）I普弹形变小尺寸运动单元的运动引起键长键角变化。形变小可回复II强迫高弹形变在大外力作用下冻结的链段沿外力方向取向III粘流形变在分子链伸展后继续拉伸整链取向排列，使材料的强度进一步提

6、高。形变不可回复。15处于玻璃态的非晶聚合物在拉伸过程中屈服点后产生的较大应变，移去外力后形变不能回复。若将试样温度升到其Tg附近，该形变则可完全回复，是由高分子的链段运动所引起的。这种形变称为强迫高弹形变。强迫高弹形变（冷拉）16T(a)Differenttemperature温度a:T<

7、长率增加；温度下降，材料逐步变硬变脆，断裂强度增加，断裂伸长率减小18(b)Differentstrainrate应变速率Strainrate时温等效原理：拉伸速度快=时间短→温度低速度速度19a: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20由于高分子材料种类繁多，实际得到的材料应力－应变曲线具有多种形状。归纳起来，可分为五类。高分子材料应力-应变曲线的类型3.聚合物应力-应变曲线的类型21说明“软”和“硬”用于区分模量的低或高“

8、弱”和“强