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* * * * * * * * * * * * Chap. 5 极限力学性能 College of Materials Science and Engineering Beijing University of Chemical Technology 5.1 应力应变曲线 Instron 拉力机 Tensile tests 拉伸实验 Tensile samples for plastics and rubber Plastic Dumbbell sample Rubber Dumbbell sample (a) (b) 测试拉伸性质的样品 For fibers Fiber Nanofiber 0 1 2 3 4 5 12 10 8 6 4 2 0 ?, 1000 psi ? 1psi = 6890Pa 注意细颈现象 Yielding and Fracture of Polymer 高分子的屈服与断裂 The plasticity and yielding of polymer 聚合物的塑性和屈服 ——研究聚合物的极限性质，即在较大外力的持续作用或强大外力的短时作用后，聚合物发生大形变直至宏观破坏或断裂。 Typical stress-strain curve for amorphous polymer at temperature below Tg Engineering stress to engineering strain Engineering Stress 工程应力 ? Engineering stress 工程应力 True stress 真应力 Engineering strain 工程应变 ? True strain 真应变 ? - 伸长率 elongation ratio 5.1.1 The stress-strain curves 应力-应变曲线 ?A 弹性极限应变 ?A弹性极限应力 ?B 断裂伸长率 ?B断裂强度 ?Y 屈服应力 A point: Point of elastic limit 弹性极限点 Y point: Yielding point 屈服点 B point: Breaking point 断裂点 五个重要性质： (1)杨氏模量 (2)屈服强度 (3)抗张强度 (4)断裂伸长率 (5)断裂韧性 Elongation at break Ultimate strength Stress Strain Yield stress Elongation at yield 聚合物典型应力-应变曲线 Winding 1961 应力-应变过程的不同阶段 五个阶段： I：弹性形变 II：屈服 III：应变软化 IV：冷拉 V：应变硬化 I II III IV V Young’s Modulus 杨氏模量 形变过程 弹性形变 -屈服-应变软化-冷拉-应变硬化-断裂 聚合物试样在拉伸中的变化 PE fiber and its stretching Un-stretched PE fiber Stretched to 400% elongation Stretched to 600% elongation Microtome 超薄切片 画出典型非晶态聚合物的应力—应变曲线，描述其过程，并列出由曲线中可以获取的物理参数。 过程：弹性形变－屈服－应变软化－冷拉－应变硬化－断裂 物理参数：弹性模量E，屈服强度?y，屈服应变?y，断裂强度?b，断裂伸长率?b ，拉伸韧性(断裂能） ? ? 量纲=应力×应变＝Pa?m/m=N/m2 ?m/m= J/m3 以应力应变曲线测定的韧性 ? 所围面积 断裂能 Fracture energy Stress-strain曲线下面积称作断裂能 ? ? Different types of stress-strain curve The properties of five types 类型 杨氏模量 E 屈服应力 ?y 断裂应力 ?* 断裂伸长率?* 软而弱 小 低 低 中 硬而脆 大 无 中 低 硬而强 大 高 高 中 软而韧 小 小 高 大 硬而韧 大 大 高 大 Comparing * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *