高分子物理课件第七章聚合物的屈服与断裂.ppt

第七章;1-1 力学性能分类;举例： PS制品很脆，一敲就碎（脆性） 尼龙制品很坚韧，不易变形，也不易破碎（韧性） 轻度交联的橡胶拉伸时，可伸长好几倍，力解除后基本恢复原状（弹性） 胶泥变形后，却完全保持新的形状（粘性）;弹 性;断裂性能; 形变性能：非极限情况下的力学行为 断裂性能：极限情况下的力学行为 静态力学性能：在恒应力或恒应变情况下的力学行为 动态力学性能：物体在交变应力下的粘弹性行为;1-2 表征材料力学性能的基本物理量;弹 性 模 量;1、弹性模量;单位；达因每平方厘米，和压强单位一样。 意义：材料抗弹性变形的一个量，材料刚度的一个指标。可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。反映材料抵抗弹性变形能力的??标，相当于普通弹簧中的刚度。包括“杨氏模量”、“剪切模量”、“体积模量”等。;2、韧性;3、脆性;应力应变曲线;应力-应变实验是一种使用最广泛的、非常重要而又实用的力学实验。 实验方法：在拉力F的作用下，式样沿纵轴方向以均匀的速率被拉伸，直到断裂为止。 常用的哑铃型标准试样如图所示，试样中部为测试部分，标距长度为 ，初始截面积为A0。 ;;0 1 2 3 4 5;0 1 2 3 4 5;五个重要性质： (1) 杨氏模量 (2) 屈服强度 (3) 抗张强度 (4) 断裂伸长率 (5) 韧性;?;应力-应变过程的不同阶段;拉伸强度与分子量的关系;(b);应力;标志为出现屈服;普通显微镜 偏光显微镜;温度; Different temperature;0.05%/min;Different strain rate;Example: PMMA;a: 脆性材料 ;较高温度下屈服应力低于断裂应力：先屈服后断裂 当温度降低时，屈服应力升高比断裂应力快， 屈服应力与断裂应力重合的温度称为脆化温度Tb;Tb为脆性断裂与韧性断裂的分界线，为塑料使用的最低温度;聚合物 PDMS NR PE POM PC PA66 Tb（K） 150 200 203 215 173 243 Tg（K） 153 203 205 233 422 322;在试验和应用中务必牢牢记住：必须标明温度和施力速率（或形变速率） 只有在宽广的温度范围和形变速率范围内测得的数据才可以帮助我们判断高聚物材料的强度、硬软、韧脆，再根据环境的要求，才能选出合适的材料来进行设计和应用。;材料破坏有二种方式，可从拉伸应力~应变曲线的形状和破坏时断面的形状来区分： 根据断裂前是否发生屈服来判断材料是延性还是脆性 脆性破坏:①试样在出现屈服点之前断裂 ②断裂表面光滑 韧性破坏:①试样在拉伸过程中有明显屈服 点和颈缩现象 ②断裂表面粗糙;拉伸应力曲线反映的材料的力学性质 力 学 参 量 力 学 性 质 弹性模量 刚性 断裂伸长 延性 屈服应力 强度 （或断裂强度、抗拉强度） 应力应变曲线下部的面积 由曲线下的面积还可求出断裂功 韧性 弹性线下部的面积 回弹性;“软”和“硬”用于区分模量的低或高； “弱”和“强”是指强度的大小； “脆”是指无屈服现象而且断裂伸长很小，“韧”是指其断裂伸长和断裂应力都较高的情况，有时可将断裂功作为“韧性”的标志。;（3）硬而韧型 此类材料弹性模量、屈服应力及断裂强度都很高，断裂伸长率也很大，应力－应变曲线下的面积很大，说明材料韧性好，是优良的工程材料。;（5）软而弱型 此类材料弹性模量低，断裂强度低，断裂伸长率也不大。一些聚合物软凝胶和干酪状材料具有这种特性。;注意;一、玻璃态聚合物的应力-应变曲线;1、在