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第六章 力学性能测试 主要内容 掌握塑材料力学性能的一般规律和特点，掌握其力学性能的测试方法； 了解塑料力学性能测试的仪器设备的原理和使用； 理解影响塑料力学性的因素。 第一节 拉伸性能 拉伸性能是塑料力学性能中最重要、最基本的性能之一。 所有的塑料都要考核拉伸性能的各项指标.， 这些指标的大小很大程度上决定了该种塑料和橡胶的使用场合。 塑料拉伸试验的标准 GB／T 1042—92 一、基本概念 拉伸试验 对试样沿纵轴方向施加静态拉伸负荷，使试样破坏的过程。 应变 当材料受到外力作用时，它的几何形状和尺寸将发生变化，这种变化就称为应变(用ε表示)。 拉伸应力 试样在外作用力下在计量标距范围内，单位初始横截面上承受的拉伸力(用σ表示)。 基本概念 拉伸强度 在拉伸试验中，保持材料受力至最终，测量材料断裂过程中，所承受的最大拉伸应力称为拉伸强度(极限拉伸应力)(用σ1表示) 极限伸长率或断裂伸长率 断裂时伸长的长度（L－L0）与原始长度L0之比的百分数来表示(用εt来表示)。 弹性模量 在负荷一伸长曲线的初始直线部分，材料所承受的应力与产生相应的应变之比 (用E来表示)。 应力一应变曲线 用一定速度拉伸，由应力-应变相应值对应地绘出的曲线。 弹性变形区域 材料发生可完全恢复的弹性变形 应力-应变成正比例关系。 塑性变形区 应力和应变增加不再成正比关系，最后出现断裂. 屈服点 应力一应变曲线上应力不随应变增加的初始点。 屈服强度、屈服应力σt3（MPa） 二、试验设备 拉伸试验使用一种恒速运动的拉力试验机 基本组成 夹具，固定的上夹具和可移动的下夹具，用以夹持试样。 测量系统：力、位移 动力系统，控制系统 按载荷测定方式的不同，分为两类： 摆锤式拉力试验机， 由杠杆和摆锤组合的测力系统测定载荷的试验机； 电子拉力试验机 用换能器将载荷转变为电讯号的测力系统测定载荷的试验机。 液压拉力机 摆锤式拉力试验机 基本结构 加荷机构、测力机构、记录装置、测伸长装置、缓冲装置和力传动机构等部分组成。 原理：杠杆平衡原理 当A点移到A’时，0点所受的顺时针方向转矩为： (二)电子拉力试验机 主机、电控系统、夹具、微机软件 主机： 交流伺服电机及传动系统、力传感器、机架、滚珠丝杆、位移传感器、限位开关、控制面板、急停开关等； 电控系统： 力测量系统、变形测量系统、位移测量系统及驱动控制系统、通讯系统等； 微机软件： 试验方案制定与选择、数据处理、分析、试验过程检测、结果输出； 夹具：根据试样选取 工作原理 力的测量 试样形变所承受的力，通过力传感器中的电阻应变片随着载荷的变化，电阻应变片产生形变，输出的电讯号经放大传入记录仪中。 形变测量 试样受载荷后的形变，通过装有的两个自动跟踪器进行测定。 光学测长计的跟踪器，红外线非接触式伸长器。 两个跟踪器各有一电刷压在一个线性电阻位移传杆上 标记之间距离的测定 当两个跟踪器各有跟随标记移动而分开时，其分开距离即为试样标记间的距离。 电子拉力实验机的工作原理 机械传动原理 电子万能试验机测量系统原理 测量 试样受力通过夹持装置传递给力传感器，并且带动变形传感器（电子引伸计）同步发生相应变形； 数据采集 两路传感器产生的信号经过放大和A/D转换，上传给计算机，由光电编码器测量的电机转速和转向的信号上传计算机； 数据处理及反馈 计算机将对各信号进行分析处理，检测主机的运行状态及时发出对运行机构的控制指令，同时记录整个过程； 结果输出 通过配套软件将结果编制成报告打印出来。 电子万能试验机测量系统 三、试验方法 GB/T 1040－92 塑料拉伸性能试验方法； GB/T 13022－91 塑料薄膜拉伸性能测试方法。 1）试样： 分I～IV四种类型，对应于不同塑料材料 每组试样数量不少于5个。 2）拉伸速度， 对应于不同的材料 试样类型 试验步骤 ① 在试样中间画出标线，示明标距； ② 测量试样中间平行部分的宽度和厚度， 每个试样测量三点，取算术平均值。 ③ 选定拉伸速度，调节试验机的速度。 ④装夹试样，使试样纵轴与上、下夹具中心连线重合。 ⑤ 开动机器进行拉伸。 在拉伸过程中读取材料屈服时的负荷，试样断裂后，读取最大载荷及标距间的伸长值。 若试样断裂在标距以外的部位，则此试样作废，另取样补做。 ⑥ 根据拉伸试验记录的数据，可以求得一系列拉伸性能 四、影响结果的主要因素 （一）成型条件 成型过程中，制品受到热、分子取向等作用，影响其力学性能。 连续或者间歇过热造成分子热分解； 成型过程使分子取向时引起各向异性； 成型压力、模具设计、温度等条件不适宜时，引起试样变形； 急剧冷却或缓慢冷却，引起残余应力的保留程度、结晶度、结晶粒子大小等方面不同； 成型后热处理，制品除去残余应力