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实验1 高分子材料拉伸强度测定 实验目的 测定聚丙烯材料的屈服强度、断裂强度和断裂伸长，并画应力—应变曲线； 观察结晶性高聚物的拉伸特征； 掌握高聚物的静载拉伸实验方法。 实验原理 应力—应变曲线 本实验是在规定的实验温度、湿度及不同的拉伸速度下，在试样上沿轴向方向施加静态拉伸负荷，以测定塑料的力学性能。 拉伸实验是最常见的一种力学实验，由实验测定的应力—应变曲线，可以得出评价材料性能的屈服强度，断裂强度和断裂伸长率等表征参数，不同的高聚物，不同的测定条件，测得的应力—应变曲线是不同的。 结晶性高聚物的应力—应变曲线分三个区域，如图1所示。 （1）OA段曲线的起始部分，近似直线，属普弹性变形，是由于分子的键长、键角以及原子间的距离改变所引起的，其形变是可逆的，应力与应变之间服从胡克定律。即： σ ?ε 式中 σ——应力，MPa； ε——应变，%； Ε——弹性模量，MP 。 A为屈服点，所对应力屈服应力或屈服强度。 （2）BC段到达屈服点后，试样突然在某处出现一个或几个“细颈”现象，出现细颈现象的本质是分子在该自发生取向的结晶，该处强度增大，拉伸时细颈不会变细拉断，而是向两端扩展，直至整个试样完全变细为止，此阶段应力几乎一变，而变形增加很大。 （3）CD段 被均匀拉细后的试样，再长变细即分子进一步取向，应力随应变的增大而增大，直到断裂点D，试样被拉断，D点的应力称为强度极限，即抗拉强度或断裂强度σ断，是材料重要的质量指标，其计算公式为： σ断 P/（b×d）ε断是试样断裂时的相对伸长率，ε断按下式计算： ε断 （F-G）/G×100% 式中 G——试样标线间的距离，mm； F——试样断裂时标线间的距离，mm。 实验设备、用具及试样 电子式万能材料试验机WDT-20KN。 游标卡尺一把 聚丙烯（PP）标准试样6条，拉伸样条的形状（双铲型）如图2所示。 L——总长度（最小），150mm； b——试样中间平行部分宽度，10±0.2mm； C——夹具间距离，115mm； d——试样厚度，2~10mm； G——试样标线间的距离，50±0.5mm； h——试样端部宽度，20±0.2mm； R——半径，60mm。 四、实验步骤 准备两组试样，每组三个样条，且用一种速度，A组25mm/min，B组5mm/min。 1、熟悉万能试验机的结构，操作规程和注意事项。 2、用游标卡尺量样条中部左、中、右三点的宽度和厚度，精确到0.02mm，取平均值。 3、实验参数设定 接通电源，启动试验机按钮，启动计算机； 双击桌面上“MCGS环境”进入系统主界面；分别点击“试验编号”、“试样设定”、“试样参数”、“测试项目”等按扭，设定参数。 设定试验编号；注意试验编号不能重复使用； 试样设定： 试验类型： 拉伸 横梁方向 ：向上 横梁速度： 5或25mm/min 变形测量： 横梁位移 试验结束条件：当负荷降到20%（最大）时 传感器选择 ：下空间 20000N 曲线选择 ：负荷-形变； 设定试样参数：板材 宽度 厚度 标距：50 每批数量： 3； 测试项目：最大负荷点、破裂点、断裂伸长率； 装夹试样：点击黄色三角形升降键将横梁运行到适当的位置，夹好试样； 4、试验：点击负荷清零和变形清零，点击开始试验，进行拉伸试验，观察拉伸过程的变形特征，直到试样断裂为止，记录试验数据； 5、结果分析：点击主界面的“分析”，进入曲线分析界面，手动分析时，在分析结果区域中用鼠标左键双可击对应的字母，然后在对应的曲线处单击，便可显示对应的数据，要想取消某一分析点，可在分析结果区域中，用鼠标左键双击对应的字母，然后双击鼠标右键即可； 6、改变速度，重复做第二组试样。 五、实验注意事项 1、实验前要认真预习，集中精神听指导讲解，操作试验机时，认真细致，注意安全。 2、同组同学要分工协作，每人负责一项内容，有计算的要轮换。 六、实验报告要求 1、简述实验原理。 2、明确操作步骤和注意事项。 3、做好原始记录。 4、详细记录拉伸过程中观察到的现象，结合学过的理论知识分析现象产生原因（包括变形情况，表面及颜色变化，断裂情况及断面牲等）。 七、预习要求 1、搞清实验原理； 2、了解万能试验机结构，操作规程及注意事项（来实验室进行）。 3、写好预习报告，准备记录表格。 八、实验记录参考表格 实验名称： 实验设备名称及型号规格 试样名称 实验温度 湿度 日期 试样编号 样品尺寸 b/mm 样品尺寸 d/mm 样品面积 /mm 拉伸速度 mm/min 测定值/N 拉伸强度 MPa 备注 思考题 1、对于哑铃形试样如何使试样在拉伸时在有效部分断裂？ 2、一般塑料的拉伸强度为多少？