高分子材料拉伸试验.docx
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高分子材料拉伸试验
一、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。
∙∙∙
二、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=Eε
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)(MPa)式中P——最大破坏载荷,N;b——试样宽度,mm;d——试样厚度,mm;
断裂伸长率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:
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?
改变试样的拉斯速度对实验产生什么影响?
塑料属于粘弹材料,它的应力松弛过程与变形速率密切相关,应力松弛需要一个时间过程.当低速拉伸时,分子链来得及位移,重排,呈现韧性行为,表现为拉伸强度减少,而断裂伸长率增大.高速拉伸时,高分子链段的运动跟不上外力作用速度,呈现脆性行为,表现为拉伸强度增加,断裂伸长率减少.由于塑料品种繁多,不同品种的塑料对拉伸速度的敏感程度不同.硬而脆的塑料对拉伸比较敏感,一般采用较低的拉伸速度.韧性塑料对拉伸速度的敏感性较小,一般采用较高的拉伸速度
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