第七章 聚合物的屈服和断裂.ppt

聚合物的塑性和屈服
聚合物的断裂与强度
本章主要研究聚合物的各种力学行为及其影响因素,以便更有效的利用材料和对材料进行改性。
强度:在较大外力的持续作用或强大外力的短期作用下,材料将发生大形变直到宏观破坏或断裂,对这种破坏或断裂的抵抗能力称为强度
11/10/2017
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本节重点:掌握应力-应变现象、细颈现象、剪切带现象和银纹现象
聚合物的塑性和屈服
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应力-应变曲线
聚合物的小形变:可用模量来表示形变特性
聚合物的大形变:要用应力~应变曲线来反映这一过程
由应力-应变曲线上可获得的反映破坏过程的力学量:
扬氏模量
屈服应力
屈服伸长
断裂强度(抗拉强度)
断裂伸长
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拉伸应力曲线反映的材料的力学性质
力学参量力学性质
弹性模量刚性
屈服点弹性
断裂伸长延性
屈服应力强度
(或断裂强度、抗拉强度)
应力应变曲线下部的面积韧性
弹性线下部的面积回弹性
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二、晶态聚合物的应力-应变曲线:
未取向晶态聚合物在一定温度、以一定拉伸速度进行单轴拉伸时,其典型的应力-应变曲线和试样外形如图8-6所示,它比非晶态聚合物的典型应力一应变曲线具有更为明显的转折。
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晶态聚合物一般都包含晶区和非晶区两部分,其成颈(也叫“冷拉”)也包括晶区和非晶区两部分形变。晶态聚合物在比Tg低得多的温度到接近Tm的温度范围内均可成颈。拉力除去后,只要加热到接近Tm的温度,也能部分回复到未拉伸的状态。
晶态聚合物的形变过程:球晶中片晶变形的结果
①相转变和双晶化;
②分子链的倾斜,片晶沿着分子轴方向滑移和转动;
③片晶的破裂,更大的倾斜、滑移和转动,一些分子链从结晶体中拉出;
④破裂的分子链和被拉直的链段一道组成微丝结构。
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三、取向聚合物的应力-应变曲线:
聚合物材料在取向方向上的强度随取向程度的增加而很快增大,此时,分子量和结晶度的影响较小,性能主要由取向状况所决定。高度取向时,垂直于取向方向上材料的强度很小,容易开裂。
取向方向上,材料的模量也增大。
双轴取向时,在该双轴构成的平面内,性能不像单轴取向那样有薄弱的方向。为此,利用双轴取向,可以改进材料的性能。
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细颈
一、细颈形成的原因:
一是几何因素,试样有效截面积小的部分,那么,它受到的应力就比其他部分高一点,该部分将首先达到屈服点,直至硬化。
另一个原因是材料在屈服点以后的应变软化。如果材料在某局部的应变稍稍高于其他地方(如应力集中),则该处将局部软化,进而使塑性不稳定性更易发展,这一过程也只能被材料取向硬化所阻止。
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由实际的应力-应变曲线则发生变化,其屈服点确定见图:
稳定细颈的判据(Considere作图法):
材料实际受力时的应力-应变方程:
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将式8-4代入8-3得:
(8-5)
该式表明:与工程应力-应变曲线上屈服点相应的点是真应力-应变曲线上由应变轴上ε=-1处向曲线作切线的切点。
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