1高分子材料拉伸强度测定

实验1 高分子材料拉伸强度测定

一、 实验目的

1、 测定聚丙烯材料的屈服强度、断裂强度和断裂伸长,并画应力—应变曲线; 2、 观察结晶性高聚物的拉伸特征; 3、 掌握高聚物的静载拉伸实验方法。

二、 实验原理

1、 应力—应变曲线

本实验是在规定的实验温度、湿度及不同的拉伸速度下,在试样上沿轴向方向施加静态拉伸负荷,以测定塑料的力学性能。

拉伸实验是最常见的一种力学实验,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。

结晶性高聚物的应力—应变曲线分三个区域,如图1所示。

(1)OA段曲线的起始部分,近似直线,属普弹性变形,是由于分子的键长、键角以及原子间的距离改变所引起的,其形变是可逆的,应力与应变之间服从胡克定律。即:

σ= ?ε

式中 σ——应力,MPa;

ε——应变,%; Ε——弹性模量,MP 。

A为屈服点,所对应力屈服应力或屈服强度。

(2)BC段到达屈服点后,试样突然在某处出现一个或几个“细颈”现象,出现细颈现象的本质是分子在该自发生取向的结晶,该处强度增大,拉伸时细颈不会变细拉断,而是向两端扩展,直至整个试样完全变细为止,此阶段应力几乎一变,而变形增加很大。

(3)CD段 被均匀拉细后的试样,再长变细即分子进一步取向,应力随应变的增大而

增大,直到断裂点D,试样被拉断,D点的应力称为强度极限,即抗拉强度或断裂强度σ,是材料重要的质量指标,其计算公式为:

σ=P/(b×d) (MPa)

式中 P——最大破坏载荷,N;

b——试样宽度,mm;

d——试样厚度,mm;

ε=(F-G)/G×100%

式中 G——试样标线间的距离,mm;

F——试样断裂时标线间的距离,mm。

断裂伸长率ε是试样断裂时的相对伸长率,ε按下式计算:

三、 实验设备、用具及试样

1、 电子式万能材料试验机WDT-20KN。 2、 游标卡尺一把

3、 聚丙烯(PP)标准试样6条,拉伸样条的形状(双铲型)如图2所示。

L——总长度(最小),150mm;

b——试样中间平行部分宽度,10±0.2mm; C——夹具间距离,115mm;

d——试样厚度,2~10mm;

G——试样标线间的距离,50±0.5mm; h——试样端部宽度,20±0.2mm; R——半径,60mm。

四、实验步骤

准备两组试样,每组三个样条,且用一种速度,A组25mm/min,B组5mm/min。 1、熟悉万能试验机的结构,操作规程和注意事项。

2、用游标卡尺量样条中部左、中、右三点的宽度和厚度,精确到0.02mm,取平均值。 3、实验参数设定

接通电源,启动试验机按钮,启动计算机;

双击桌面上“MCGS环境”进入系统主界面;分别点击“试验编号”、“试样设定”、“试设定试验编号;注意试验编号不能重复使用;

样参数”、“测试项目”等按扭,设定参数。

试样设定:

试验类型: 拉伸 横梁方向 :向上

横梁速度: 5或25mm/min 变形测量: 横梁位移

试验结束条件:当负荷降到20%(最大)时 传感器选择 :下空间 20000N 曲线选择 :负荷-形变; 设定试样参数:板材 宽度 厚度

标距:50 每批数量: 3;

测试项目:最大负荷点、破裂点、断裂伸长率;

装夹试样:点击黄色三角形升降键将横梁运行到适当的位置,夹好试样;

4、试验:点击负荷清零和变形清零,点击开始试验,进行拉伸试验,观察拉伸过程的5、结果分析:点击主界面的“分析”,进入曲线分析界面,手动分析时,在分析结果区

变形特征,直到试样断裂为止,记录试验数据;

域中用鼠标左键双可击对应的字母,然后在对应的曲线处单击,便可显示对应的数据,要想取消某一分析点,可在分析结果区域中,用鼠标左键双击对应的字母,然后双击鼠标右键即可;

6、改变速度,重复做第二组试样。

五、实验注意事项

1、实验前要认真预习,集中精神听指导讲解,操作试验机时,认真细致,注意安全。 2、同组同学要分工协作,每人负责一项内容,有计算的要轮换。

六、实验报告要求

1、简述实验原理。

2、明确操作步骤和注意事项。 3、做好原始记录。

4、详细记录拉伸过程中观察到的现象,结合学过的理论知识分析现象产生原因(包括

变形情况,表面及颜色变化,断裂情况及断面牲等)。

七、预习要求

1、搞清实验原理;

2、了解万能试验机结构,操作规程及注意事项(来实验室进行)。 3、写好预习报告,准备记录表格。

八、实验记录参考表格

实验名称: 实验设备名称及型号规格 试样编号 样品尺寸 样品尺寸 样品面积 拉伸速度 测定值/N 拉伸强度 试样名称 实验温度 湿度 日期 备注

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