实验八 电子拉力机测定聚合物的拉伸应力应变曲线

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实验八 电子拉力机测定聚合物 的拉伸应力应变曲线

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目的和要求1、熟悉高分子材料拉伸性能测试标准条件、 测试原理及其操作。 2、了解测试条件对测定结果的影响。 3、测定聚丙烯等材料的屈服强度，断裂强度 和断裂伸长率，并理解应力—应变曲线的 意义； 4、掌握高聚物的静载拉伸实验方法。

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实验原理1、应力—应变曲线拉伸实验是最常用的一种力学实验，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。

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应力与应变之间服从虎克定律，即： 式中 σ——应力，MPa; ε——应变，%; E——弹性模量，MPa; A为屈服点，A点所对应力叫屈服 应力或屈服强度。σ屈

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2、玻璃态高聚物拉伸时曲线发展的几个阶 段 (1)屈服区(2)延伸区(3) 增强区 3、影响高聚物机械强度的因素 (1)大分子链的主价链，分子间力以及高 分 子链的柔性等，是决定高聚物机械强度的主要 内在因素。 (2)混料及塑化不均, 会产生细纹、凹陷、 真空泡等形式留在制品表面或内层。 (3)环境温度、湿度及拉伸速度等对机械强 度有着非常重要的影响 。

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4、由于不同的高分子材料，在结构上不同，表现为 应力-应变曲线的形状也不同。目前大致可归纳成5种 类型 (a)的特点是软而弱。拉伸强 度低，弹性模量小，且伸长率 也不大，如溶胀的凝胶等。

(b)的特点是硬而脆。拉伸强 度和弹性模量较大，断裂伸长 率小，如聚苯乙烯等。

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(c)的特点是硬而强。拉伸强度和 弹性模量大，且有适当的伸长率， 如硬聚氯乙烯等。

(d)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。

(e)的特点是硬而韧。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酯、尼龙等。

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仪器、 仪器、设备和材料1、 材料试样 (1) 试样的类型和尺寸① I型试样 I型试样形状及尺寸分别见图2-1 和表1-1。

图2-1 I型试样 型试样

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I型试样尺寸 型试样尺寸(mm) 表 1-1 I型试样尺寸

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② II型试样

II型试样形状及尺寸分别见图2-2和表1-2。

图2-2 II型试样 型试样 II型试样尺寸 表1-2 II型试样尺寸

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③ III型试样形状及尺寸分别见图2-3和表1-3。

图2-3 III型试样 型试样 表1-3 III型试样尺寸(mm) III型试样尺寸(mm) 型试样尺寸

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④ IV型试样形状及以下分别见图2-4和表1-4。

表1-4

图2-4 IV型试样 型试样 IV型试样尺寸 型试样尺寸(mm) IV型试样尺寸(mm)

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(2)试样类型的选择 不同的材料由于尺寸效应不同， 故应尽量减少缺陷和结构不均匀性对测定结果的影响

,按 表2选用国家标准规定的拉伸试样类型以及相应的实验速 度。

III型仅用于测定拉伸强度

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(3) 试样的制备及要求①试样制备和外观检查，按GB 1039规定进行。 ②试样厚度除表中规定外，板材厚度d≤l0mm时， 可用原厚为试样厚度；当厚度d>10mm时，应从两 面等量机械加工至10mm,或按产品标准规定加工。 ③每组试样不少于5个，对各向异性的板材应分 别从平行与主轴和垂直与主轴的方向各取一组试 样。

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2、仪器、设备实验设备为CMT微机控制电子万能试验机

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实验步骤 1 按以下顺序开机：试验机——>打印机— —>计算机。每次开机后，最好要预热10分 钟，待系统稳定后，再进行试验工作。 2 双击电脑桌面图标 ，进入试验 软件，选择好联机的用户名和密码 选择对应的传感器(本实验为1号传感器) 后击 。

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3 准备好楔形拉伸夹具。若夹具已安装到 试验机上，则对夹具进行检查,并根据试样 的长度及夹具的间距设置好限位装置。 4 点击新试验，选择相应的塑料拉伸试验 方案(试验方案的设置参照软件说明书), 输入试样的原始用户参数如尺寸等，如下 所示。多根试样直接按回车键生成新记录。

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5 分别将上、下夹具装到试验机的上、下接头上，插上插 销，旋紧锁紧螺母。先搬动上夹具的上搬把，使钳口张开 适当的宽度，大于所装试样的厚度即可；将试样一端放入 上夹具钳口之间，并使试样位于钳口的中央，松开上搬把， 将试样上端夹紧。在夹好试样一端后，力值清零(点击力 窗口的 按钮)再夹另一端。 6 将大变形的上下夹头夹在试样的中部，并保证上下夹头 之间的顶杆接触，以保证试样原始标距的正确。本实验顶 杆的间距设置为50mm。 7 点击 ，开始自动试验。试验自动结束后， 软件显示试验结果，包括试样的拉伸断裂强度、断裂伸长 率和弹性模量等结果参数。

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8 重复上述5-6步骤做完5个试样后，试验 完成。点击 ,打印试验报告。 9 关闭试验窗口及软件。关机顺序：试验 软件——>试验机——>打印机——>计算机。