聚合物的应力应变曲线详解演示文稿.pptVIP

影响高聚物脆韧转变的条件 断裂应力受应变速率和温度的影响不大 应变速率和温度对屈服应力的影响很大：随温度的增加而降低，随应变速率的增加而增加 聚合物脆韧转变点随应变速率的增加而移向高温 聚合物材料的缺口特别影响材料的脆韧转变 ------尖锐的缺口可以使聚合物的断裂从韧性变为脆性 第六十二页，共九十六页。 脆性断裂与韧性断裂的判断 TTb, 先达到?b，脆性断裂 T Tb, 先达到?y，韧性断裂 第六十三页，共九十六页。 塑料一般的使用温度范围？------Tb-Tg Tb越低聚合物材料的韧性越 ? 好 差 — T Tb 第六十四页，共九十六页。 4. 材料的断裂方式 聚合物材料的破坏是高分子主链的化学键断裂、高分子分子间滑脱及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 理论值 第六十五页，共九十六页。 通常高分子在断裂时三种方式兼而有之，通常聚合物的理论断裂强度在数千MPa，而实际断裂强度只有数十MPa. 例：PA，60 MPa； PPO，70 MPa 理论值与实验结果相差如此之大的原因： 高分子链长度有限 样条存在缺陷 应力集中 第六十六页，共九十六页。 含有球形无机粒子的聚合物粘结剂的电镜图片 第六十七页，共九十六页。 疲劳断裂的表面电镜图片 第六十八页，共九十六页。 例子 聚合物力学类型 软而弱 软而韧 硬而脆 硬而强 硬而韧 聚合物应力 —应变曲线 ? ? ? ? ? 实 例 聚合物凝胶 橡胶.增塑. PVC.PE.PTFE PS.PMMA.固化酚醛树脂断裂前无塑性形变断裂前有银纹 硬PVC ABS.PC.PE. PA有明显的屈服和塑性形变.韧性好 第三十页，共九十六页。 8.1.2 聚合物的屈服 1.高聚物屈服点的特征 大多数高聚物有屈服现象，最明显的屈服现 象是拉伸中出现的细颈现象。它是独特的力 学行为。并不是所有的高聚物材料都表现出 屈服过程，这是由于温度和时间对高聚物的 性能的影响往往掩盖了屈服行为的普遍性， 有的高聚物出现细颈和冷拉，而有的高聚物 脆性易断。 第三十一页，共九十六页。 关于细颈现象 样条尺寸：横截面小的地方 应变软化：应力集中的地方 出现“细颈”的位置 自由体积增加 松弛时间变短 出现“细颈”的原因 无外力 有外力 Orientation 细颈稳定 取向硬化 Considère作图法 唯象角度 判据 细颈:屈服时，试样出现的局部变细的现象。 第三十二页，共九十六页。 (1)屈服应变大：高聚物的屈服应变比 金属大得多，金属0.01左右，高聚物 0.2左右（例如PMMA的切变屈服为 0.25，压缩屈服为0.13） (2)屈服过程有应变软化现象：许多高 聚物在过屈服点后均有一个应力不太 大的下降，叫应变软化，这时应变增 大，应力反而下降。 第三十三页，共九十六页。 (3)屈服应力依赖应变速率：应变速率增大，屈服应力增大。 应变速率对PMMA真应力应变曲线的影响 应变速率增大 1 2 3 4 1——0.2吋分 真应变 4——1.28吋/分 3——1.13吋/分 2——0.8吋/分 真应力 第三十四页，共九十六页。 (4)屈服应力依赖于温度：温度升高，屈服应力下降。在温度达到 时，屈服应力等于0 温度对醋酸纤维素应力～应变曲线的影响 应力 应变 80℃ 65℃ 50℃ 25℃ 0℃ －25℃ 第三十五页，共九十六页。 (5)屈服应力受流体静压力的影响：压力增大，屈服应力增大。 1.7千巴 1巴 0.69千巴 3.2千巴 切应力 切应变 第三十六页，共九十六页。 (6)高聚物屈服应力不等于压缩屈服应 力，一般后者大一些。所以高聚物取 向薄膜不同方向上的屈服应力差别很 大。 (7)高聚物在屈服时体积略有缩小。 第三十七页，共九十六页。 高聚物屈服特征的小结 （1）???? 屈服应变大 （2）???? 应变软化现象 （3）???? 屈服应力的应变速率依赖性 （4）???? 屈服应力的温度依赖性 （5）???? 流体静压力对屈服应力有影响 （6） 高聚物屈服应力不等于压缩屈服应力 （7）???? 高聚物在屈服时体积稍有缩小 第三十八页，共九十六页。 关于工程应力和真应力 应力: σ = F/A0 真应力： σ 真= F/A A = A0l0 / l = A0 / (1+ε) 因为： A A0 所以：