i聚合物的屈服与断裂.ppt

材料的断裂方式分析 ? 聚合物材料的破坏可能是高分子主链的化学键断裂或是 高分子分子间滑脱或分子链间相互作用力的破坏。 化学键拉断 15000MPa 分子间滑脱 5000MPa 分子间扯离 氢键 500MPa 范德华力 100MPa 强度理论值 8.2 聚合物的断裂与强度 通过断裂形式分析：分子之间相互作用大小对强度影响最大 ? 当材料所受的外力越过其承受能力时，材料就被破坏， 机械强度是材料抵抗外力破坏的能力。 8.2.2 聚合物强度与理论强度 8.2 聚合物的断裂与强度 标准试样沿轴向施加拉伸载荷，直至断裂前试样所受的 最大 载荷 P 与试样横截面的比值 ，称为拉伸强度 ? t 。 拉伸强度 bd P t ? ? b - 试样厚度， d - 试样宽度 P - 最大载荷 试样宽度在位伸过程中随试样的伸长而逐渐减小，在工程上 一般 采用起始尺寸 来计算拉伸强度。 聚合物 杨氏模量 （拉伸模量）的计算通常由初始阶段的应力 与应变比例计算： 8.2 聚合物的断裂与强度 0 / / l l bd P E B ? ? ? A Y B ? A ? Y ? B ? B A ? Y ? 第八章 聚合物的屈服与断裂 高 分 子 物 理 The yielding and fracture of polymers A Y B ? A ? Y ? B ? B A ? Y ? x 掌握： 聚合物应力－应变曲线、从该曲线所能获得的重要 信息，以及各种因素对应力－应变曲线的影响，屈服现象 和机理，银纹、剪切带的概念，聚合物的强度、韧性和疲 劳等概念。聚合物强度的影响因素、增强方法和增强机理， 聚合物韧性的影响因素、增韧方法和增韧机理。 重点： 高聚物的宏观与微观屈服现象与冷拉机理；理 论与实际强度；影响高聚物的应力 - 应变行为的内因与 外因。 第八章 聚合物的屈服与断裂 ? 在极大外力的持续作用或强大外力的短期作用下，材料 发生大形变直至宏观破坏或断裂，对这种破坏或断裂的 抵抗能力称为 强度 。 ? 脆性断裂是缺陷快速扩展的结果，而韧性断裂是屈服后 的断裂。 ? 高分子材料的屈服实际上是材料在外力作用下产生的塑 性形变。 ? 为了有效的和经济的利用材料和对材料进行改性，不仅 需要具体了解材料的各项力学性能指标，而且必须深入 研究屈服和断裂过程的物理本质。 第八章 聚合物的屈服与断裂 ? 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，试样沿纵轴方向以均匀 的速率被拉伸，直到断裂为止。 8.1 聚合物的塑性和屈服 设以一定的力 F 拉伸试样，使 两标距间的长度增至 l ，定义试 样中的应力和应变为： 0 A F ? ? 0 0 0 l l l l l ? ? ? ? ? 测试拉伸性质的样品 哑铃型 标准试样 ? 8.1.1.1 非晶态聚合物 8.1 聚合物的塑性和屈服 8.1.1 聚合物典型应力 - 应变曲线 A Y Yielding point 屈服点 Point of elastic limit 弹性极限点 Breaking point 断裂点 B ? A ? Y ? B ? Cold drawing 冷拉 弹性形变 屈服 应变软化 冷拉 应变硬化 断裂 Strain softening 应变软化 B Strain hardening 应变硬化 A ? Y ? ? ? ? 应力 — 应变曲线下的面积称作 断裂能 。它可以反映材料 的断裂韧性大小，但不能反映冲击韧性大小。 8.1 聚合物的塑性和屈服 ? 以应力应变曲线测定的韧性 ? ? 由于聚合物的粘弹性本质，其应力 — 应变行为明显地受到 外界条件的影响。 8.1 聚合物的塑性和屈服 （一）温度 (b) (c) (d) (a) T 《 T g 不同温度下的应力－应变曲线 ? ? 高于 T g 低于 T g ? 随着拉伸速率提高，聚合物的模量增加，屈服应力，断裂 强度增加，断裂伸长率减小。 8.1 聚合物的塑性和屈服 （二）应变速率 ? ? PVC 在室温不同拉伸速率下应力 — 应变曲线 7 m/s 1 m/s 0.05 m/s 0.02m/s 0.003m/s 0.004