最新pcp9-高分子固体的力学性质解析PPT课件.ppt

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1、pcp9-高分子固体的力学性质解析9.1玻璃态和晶态高分子的力学性质9.1.1表征材料力学性质的基本物理量受力方式简单拉伸简单剪切均匀压缩参数受力特点外力F是与截面垂直，大小相等，方向相反，作用在同一直线上的两个力。外力F是与界面平行，大小相等，方向相反的两个力。材料受到的是围压力。θFFFF●未取向的晶态高聚物的应力-应变曲线●不同温度下的高聚物应力-应变曲线OYNDBOY段YN段ND段DB段D点OY段YN段ND段D点DB段试样形状变化123456789非晶态高聚物不同温度下的应力-应变曲线1，2-温度低于脆性温度，材料处于硬玻璃态，无强迫高弹性3，4，5-温度处于脆性温度与玻璃化温度之间，

2、为软玻璃态6，7，8-温度处于玻璃化温度与黏流温度之间，为高弹态9-温度处于黏流温度以上，为粘流态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9.2高聚物的屈服1.高聚物屈服点的特征大多数高聚物有屈服现象，最明显的屈服现象是拉伸中出现的细颈现象。它是独特的

3、力学行为。并不是所有的高聚物材料都表现出屈服过程，这是由于温度和时间对高聚物的性能的影响往往掩盖了屈服行为的普遍性，有的高聚物出现细颈和冷拉，而有的高聚物脆性易断。2.真应力-应变曲线及屈服判据三种类型DE012301230123由无法作切线，不能成颈由可作两条切线，有两个点满足屈服条件，D点时屈服点，E点开始冷拉由可作一条切线，曲线上有一个点满足，此点为屈服点，在此点高聚物成颈3.剪切屈服韧性高聚物在拉伸时，在试样上出现大约与拉伸方向成大约45度角倾斜的剪切滑移变形带（剪切带）。由于剪切带中存在较大的剪切应变。产生剪切带时，材料发生屈服。两者区别：剪切屈服不同于银纹屈服，前者没有明显的体积变

4、化。剪切屈服在外加剪切力、拉伸应力、压缩应力作用下都能引起。而银纹屈服只能在拉伸应力作用下产生。下面进行一下高聚物单轴拉伸时应力分析如果在试样上任取一横面积为A0试样，受轴向拉力F作用再取一倾斜截面，设其与横截面倾角为F可分解为沿平面法线方向分力Fn和沿平面切线方向分力Fs相应的法应力切应力可知，切应力在＝45度时达到最大值，因此可解释为什么韧性材料发生断裂时其断裂向呈45度角。脆性材料则不是。最大切应力达到抗剪强度以前，正应力已超过拉伸强度，最大法向应力发生横截面上，试样未屈服就断裂。通过证明：高聚物拉伸时，两个互相垂直的斜截面上的剪应力数值相等，方向相反。它们不能单独存在，总是同时出现。称

5、为切应力双生互等定律。4.银纹屈服银纹(craze)：玻璃态高聚物在拉伸应力作用下，某些薄弱环节部位由于应力集中而产生的空化条纹状形变区。这些条纹状形变区的平面强烈地反射可见光，则材料表面形成一片银色的闪光。习惯上称为银纹。相应的开裂现象称为银纹化现象。银纹在外力作用下若得不到抑制，进一步发展会成为裂缝，导致材料的断裂。由此可知，银纹是断裂的先导。银纹在外力作用下若得不到抑制，进一步发展会成为裂缝，导致材料的断裂。由此可知，银纹是断裂的先导。由于银纹大量形成是吸收能量的过程。如果银纹的发展得以控制，使其不发展成为裂缝，则银纹化过程是实现材料屈服的一种形式。下面介绍一下银纹与裂缝的区别：两者在外

6、形上相似，本质上差别大1.银纹体中高聚物的体积分数为40-60％，而裂缝中为02.银纹具有可逆性，在压力或Tg以上退火时银纹能回缩后或消失，裂缝则不能。3.先由银纹----再过渡到裂缝。9.3高聚物的断裂与强度9.3.1.脆性断裂与韧性断裂从实用观点来看，高聚物材料的最大优点是它们内在的韧性，也就是说它在断裂前能吸收大量的能量，但是这种内在的韧性不是总是能表现出来的，由于加载方式、温度、应变速率、试样形状、大小等的改变却会使韧性变坏，甚至会脆性断裂，而材料的脆性断裂是工程上必须尽量避免的。脆性：σ～ε的关系是线性（或微曲）断裂应变低于５％，断裂能不大断裂面光滑韧性：σ～ε关系非线性断裂前形变大

7、得多，断裂能很大断裂面粗糙对高聚物材料，脆性还是韧性极大地取决于实验条件：主要看温度和测试速率。在恒定的应变速率下：低温脆性形式向高温韧性形式转变在恒定温度下：应变速率上伸，表现为脆性形式；应变速率下降，表现为韧性形式9.3.2.高聚物的理论强度与实际强度a．首先可从键能数据出发粗略计算破坏一根化学键所需的力，在由PE晶胞数据推算出每平方厘米截面上高分子链数目，可算出理论强度为14700MPa，实