電子拉力機(jī)測(cè)定聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線

上海衡翼橡膠材料實(shí)驗(yàn)報(bào)告第頁(yè)（共頁(yè)）實(shí)驗(yàn)名稱： 電子拉力機(jī)測(cè)定聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線 實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆绽鞆?qiáng)度的測(cè)試原理和測(cè)試方法，掌握電子拉力機(jī)的使用方法及共工作原理；了解橡膠在拉伸應(yīng)力作用下的形變行為，測(cè)試橡膠的應(yīng)力-應(yīng)變曲線；通過(guò)應(yīng)力-應(yīng)變曲線評(píng)價(jià)材料的力學(xué)性能（初始模量、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率）；了解測(cè)試條件對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響；熟悉高分子材料拉伸性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)條件。實(shí)驗(yàn)原理隨著高分子材料的大量使用，人們迫切需要了解它的性能。而拉伸性能是高分子聚合物材料的一種基本的力學(xué)性能指標(biāo)。拉伸試驗(yàn)是力學(xué)性能中一種常用的測(cè)試方法，它是在規(guī)定的試驗(yàn)溫度、濕度和拉伸速度下，試樣上沿縱向施加拉伸載荷至斷裂。在材料試驗(yàn)機(jī)上可以測(cè)定材料的屈服強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率。影響高聚物實(shí)際強(qiáng)度的因素有：

1）化學(xué)結(jié)構(gòu)。鏈剛性增加的因素都有助于增加強(qiáng)度，極性基團(tuán)過(guò)密或取代基過(guò)大，阻礙鏈段運(yùn)動(dòng)，不能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫高彈形變，使材料變脆。相對(duì)分子質(zhì)量。在臨界相對(duì)分子質(zhì)量之前，相對(duì)分子質(zhì)量增加，強(qiáng)度增加，越過(guò)后拉伸強(qiáng)度變化不大，沖擊強(qiáng)度隨相對(duì)分子質(zhì)量增加而增加，沒(méi)有臨界值。支化和交聯(lián)。交聯(lián)可以有效增強(qiáng)分子鏈間的聯(lián)系，使強(qiáng)度提高。分子鏈支化程度增加，分子間作用力小，拉伸強(qiáng)度降低，而沖擊強(qiáng)度增加。應(yīng)力集中。應(yīng)力集中處會(huì)成為材料破壞的薄弱環(huán)節(jié)，斷裂首先在此發(fā)生，嚴(yán)重降低材料的強(qiáng)度。添加劑。增塑劑、填料。增強(qiáng)劑和增韌劑都可能改變材料的強(qiáng)度。增塑劑使大分子間作用力減少，降低了強(qiáng)度。又由于鏈段運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng)，材料的沖擊強(qiáng)度增加。惰性填料只降低成本，強(qiáng)度也隨之降低，而活性填料有增強(qiáng)作用。結(jié)晶和取向。結(jié)晶度增加，對(duì)提高拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和彈性模量有好處。結(jié)晶尺寸越小，強(qiáng)度越高。取向使材料的強(qiáng)度提高幾倍甚至幾十倍，此外，取向后可以阻礙裂縫向縱深方向發(fā)展。外力作用速度和溫度。衡翼拉伸試驗(yàn)中提高拉伸速度和降低溫度都會(huì)使強(qiáng)度降低。拉伸試驗(yàn)的一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)就是在一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的測(cè)試中可以得到幾個(gè)有用的變量。它可以測(cè)定特定伸長(zhǎng)率（典型100%和300%）下的應(yīng)力（300%的定伸應(yīng)力）。此外還可以得到扯斷伸長(zhǎng)率、拉伸強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度。典型的拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖1所示：根據(jù)國(guó)標(biāo)，對(duì)測(cè)試試樣的厚度、測(cè)試速度和溫度有規(guī)定。試樣包括啞鈴型，兩邊平行的條形或環(huán)形，啞鈴狀樣片（如圖2）最常見(jiàn)。三.實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備HY-0580電子拉力機(jī)，HY(CP)沖片機(jī)，厚度計(jì)，啞鈴形試樣用裁刀。萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)參數(shù)Mainspecifications1、最大負(fù)荷Maxcapacity：5000N以內(nèi)（任意選）2、荷重元精度拉力機(jī)LoadAccuracy：0.01%3、測(cè)試精度Measuringaccuracy：<±0.5%（可出據(jù)國(guó)家計(jì)量報(bào)告）4.單位選擇:gf、Kgf、N、KN、LB5、操作方式Control：全電腦控制6.測(cè)試軟件：中英轉(zhuǎn)換，還有一款最新八國(guó)語(yǔ)言的軟件。7、操作方式Control：全電腦控制8、有效寬度Validwidth：150mm9、有效拉伸空間Stroke：800mm（根據(jù)需要可加高）10、拉力機(jī)試驗(yàn)速度Tetxingspeed：0.001~500mm/min（任意調(diào)），也可達(dá)到1000mm/min。11、速度精度SpeedAccuracy：±0.5%以內(nèi)；12、位移測(cè)量精度StrokeAccuracy：±0.5%以內(nèi)；13、變形測(cè)量精度DisplacementAccuracy：±0.5%以內(nèi)14、安全裝置Safetydevice：電子限位保護(hù)，緊急停止鍵Safeguardstroke15.專利系統(tǒng)：試驗(yàn)全程無(wú)線遙控或儀器本身的液晶顯示屏控制16.夾具配置:根據(jù)用戶產(chǎn)品試樣要求定制夾具壹付17、機(jī)臺(tái)重量MainUnitWeight：約85kg18.電源電壓:220V19.主機(jī)尺寸：590*355*1640mm15.618.50.6241.65049.4571.9765.08318.220.40.7281.81952622.085.52920.821.80.8321.94454.6662.1845.88623.423.50.9362.09657.270.52.2886.28726261.042.31959.8752.3926.68828.6281.1442.49762.478.52.4967.00031.231.21.2482.782根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)，用Excel畫(huà)出橡膠拉伸的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖3：圖3橡膠拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線4.根據(jù)附表數(shù)據(jù)，得到各種應(yīng)力應(yīng)變平均值如下：1）拉伸強(qiáng)度：TS=8.8MPa；2）對(duì)100%和300%定伸應(yīng)力測(cè)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)1、4兩組數(shù)據(jù)中，由于位移傳感器未夾緊等原因，造成伸長(zhǎng)率測(cè)量值變小，使得300%伸長(zhǎng)率的應(yīng)力值為0，故只采用2、3兩組數(shù)據(jù)，這樣得到100%和300%的定伸應(yīng)力值分別為：100%：Se=(2.1+2.2)/2MPa=2.15MPa300%：Se=(7.1+7.6)/2MPa=7.35MPa。扯斷伸長(zhǎng)率為：Eb=301%；扯斷永久伸長(zhǎng)率：將拉斷后的橡膠試樣過(guò)3min后測(cè)量標(biāo)距點(diǎn)之間的距離為：26mm。這樣扯斷永久伸長(zhǎng)率為：Sb=(26-25)/25×100%=4%七．實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析討論根據(jù)以上的應(yīng)力應(yīng)變值的計(jì)算可以明顯看出橡膠的彈性非常好，其伸長(zhǎng)率可以達(dá)到300%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般的材料，但是它的強(qiáng)度很低，只有7MPa左右，大概比低碳鋼的屈服強(qiáng)度低兩個(gè)數(shù)量級(jí)，其硬度也是比較低的。通過(guò)本次試驗(yàn)的學(xué)習(xí)，基本上掌握了拉伸強(qiáng)度的測(cè)試原理和測(cè)試方法，掌握了電子拉力機(jī)的使用方法和工作原理，而且根據(jù)載荷-位移曲線畫(huà)出了應(yīng)力-應(yīng)變曲線，并計(jì)算出了橡膠的斷裂強(qiáng)度、扯斷伸長(zhǎng)率、扯斷永久伸長(zhǎng)率等性能指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)思考題改變拉伸速率，拉伸強(qiáng)度將怎么變化？答：提高拉伸速率會(huì)使強(qiáng)度降低，這是由于提高拉伸速率使得橡膠中