基础实验-塑料拉伸强度测定-实验讲义.doc

塑料拉伸强度的测定 【实验目的】 (1) 掌握塑料拉伸强度的测定方法。 (2) 学会由被测试材料的应力 -应变曲线判断材料的类型。 【实验原理】 塑料的拉伸性能是塑料力学性能中最重要、最基本的性能之一。几乎所有的塑料都要考 核拉伸性能的各项指标 , 这些指标的高低很大程度地决定该种塑料的使用场合。 拉伸性能的好坏 , 可以通过拉伸试验进行检验。如拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服 应力、偏置屈服应力、拉伸弹性模量、断裂伸长率等。从这些测试值的高低 , 可对塑料的拉 伸性能作出评价。 拉伸试验测出的应力、应变对应值 , 可绘制应力一应变曲线。从曲线上可得到材料的各 项拉伸性能指标值。曲线下方所包括的面积代表材料的拉伸破坏能。它与材料的强度和韧性 相关。强而韧的材料 , 拉伸破坏能大 , 使用性能也佳。 拉伸试验可为质量控制 , 按技术要求验收或拒收产品。研究、开发与工程设计及其他目 的提供数据。所以说 , 拉伸性能测试是非常重要的一项试验。 （1）定义 拉伸应力——试样在计量标距范围内 , 单位初始横截面上承受的拉伸负荷。 拉伸强度——在拉伸试验中 , 试样直到断裂为止 , 所承受的最大拉伸应力。 拉伸断裂应力——在拉伸应力一应变曲线上 , 断裂时的应力。 拉伸屈服应力——在拉伸应力 -应变曲线上 , 屈服点处的应力。 偏置屈服应力——应力一应变曲线偏离直线性达规定应变百分数 ( 偏置 ) 时的应力。 断裂伸长率——在拉力作用下 , 试样断裂时 , 标线间距离的增加量与初始标距之比的百分率。 弹性模量——在比例极限内 , 材料所受应力 ( 拉、压、弯、扭、剪等 ) 与产生的相应应变之比。 屈服点。应力 -应变曲线上 , 应力不随应变增加的初始点。 应变。材料在应力作用下 , 产生的尺寸变化与原始尺寸之比。 （2）高分子材料应力-应变的五种类型 特点是软而弱——拉伸强度低 , 弹性模量小 , 且伸长率也不大 , 如溶胀的凝胶等。 特点是硬而脆——拉伸强度和弹性模量较大 , 断裂伸长率小 , 如聚苯乙 特点是硬而强。拉伸强度和弹性模量大 , 且有适当的伸长率 , 如硬聚氯乙 的特点是软而韧。断裂伸长率大 , 拉伸强度也较高 , 但弹性模量低 , 如天然橡胶、顺丁橡胶等。 特点是硬而韧。弹性模量大、拉伸强度和断裂伸长率也大 , 如聚对苯二甲酸乙二醇醋、尼龙等。 由以上 5 种类型的应力 -应变曲线 , 可以看出不同的高分子材料的断裂过程。 （3）实验试样与设备 a. 试样形状:拉伸试验共有 4 种类型的试样 : I 型试样 ( 双铲型 ), 见图 2-3；Ⅱ 型试样( 哑铃型 ), 见图 2-4; Ⅲ型试样 (8 字型 ), 见图 2-5；Ⅳ型试样 ( 长条型 ), 见图 2-6 b. 实验仪器设备。 拉伸机 ( 瑞格尔万能电子拉伸试验机) 、游标卡尺、直尺、千分 尺、记号笔。 c. 拉伸时的速度设定： 塑料属粘弹性材料 , 它的应力松弛过程与变形速率紧密相关 , 应力松弛需要一个时间过当低速拉伸时 , 分子链来得及位移、重排 , 呈现韧性行为。表 现为拉伸强度减小 , 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。表现为拉伸强度增大 , 断裂伸长率减小。由于塑料品种繁多 , 不同品种 的塑料对拉伸速度的敏感不同。硬而脆的塑料对拉伸速度比较敏感 , 一般采用较低的拉伸速 度。韧性塑料对拉伸速度的敏感性小 , 一般采用较高的拉伸速度 , 以缩短试验周期 , 提高效率。 拉伸试验方法国家标准规定的试验速度范围为 1~500mm/min, 分为 9 种速度 不同品种的塑料可在此范围内选择适合的拉伸速度进行试验。 【实验步骤】 (1) 在试样中间平行部分坐标线 , 示明标距 Go 。 (2) 游标卡尺、千分尺测量标线间试样的厚度和宽度 , 每个试样测量 3 点 , 取算术斗均值。 (3) 试验速度应根据受试材料和试样类型进行选择。 (4) 夹具夹持试样时 , 要使试样纵轴与上、下夹具中心连线重合 , 且松紧要适宜。防』 试样滑脱或断在夹具内。 (5) 根据材料强度的高低选用不同吨位的试验机 , 使示值在表盘满刻度的 10%~9OP 范围内 , 示值误差应在± 1% 之内。并及时进行校准。 (6) 试祥断裂在中间平行部分之外时 , 此试验作废 , 应另取试样补做。 (7) 记录。 【实验结果计算】 (1) 拉伸强度或拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、偏置屈服应力按下式计算 : 式中： σt ——拉伸强度或拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、偏置屈服应力 ,MPa; P ——最大负荷或断裂负荷、屈服负荷、偏置屈服负荷 ,N; B——试样宽度 ,m; d ——试样厚度