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

閱讀：1186 發(fā)布時(shí)間：2014-11-22

一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>

1.掌握拉伸強(qiáng)度的測(cè)試原理和測(cè)試方法信息，掌握電子拉力機(jī)的使用方法及共工作原理相關；

2.了解橡膠在拉伸應(yīng)力作用下的形變行為特性，測(cè)試橡膠的應(yīng)力-應(yīng)變曲線；

3.通過(guò)應(yīng)力-應(yīng)變曲線評(píng)價(jià)材料的力學(xué)性能（初始模量等特點、拉伸強(qiáng)度更加完善、斷裂伸長(zhǎng)率）；

4.了解測(cè)試條件對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響建設應用；

5.熟悉高分子材料拉伸性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)條件支撐作用。

二．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動力。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)同時。

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)溫度效高性、濕度和拉伸速度下模式，試樣上沿縱向施加拉伸載荷至斷裂。在上可以測(cè)定材料的屈服強(qiáng)度提升、高品質、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率支撐能力。

影響高聚物實(shí)際強(qiáng)度的因素有：
1）化學(xué)結(jié)構(gòu)資源優勢。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)大特征更加明顯，阻礙鏈段運(yùn)動(dòng)估算，不能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫高彈形變，使材料變脆的可能性。

2）相對(duì)分子質(zhì)量不要畏懼。在臨界相對(duì)分子質(zhì)量之前，相對(duì)分子質(zhì)量增加問題，強(qiáng)度增加逐漸顯現，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)量增加而增加系統穩定性，沒有臨界值拓展基地。

3）支化和交聯(lián)。交聯(lián)可以有效增強(qiáng)分子鏈間的培訓，使強(qiáng)度提高不合理波動。分子鏈支化程度增加宣講手段，分子間作用力小重要工具，拉伸強(qiáng)度降低，而沖擊強(qiáng)度增加全面闡釋。

4）應(yīng)力集中非常激烈。應(yīng)力集中處會(huì)成為材料破壞的薄弱環(huán)節(jié)競爭力所在，斷裂首先在此發(fā)生，嚴(yán)重降低材料的強(qiáng)度領域。

5）添加劑溝通機製。增塑劑、填料註入新的動力。增強(qiáng)劑和增韌劑都可能改變材料的強(qiáng)度領先水平。增塑劑使大分子間作用力減少，降低了強(qiáng)度雙重提升。又由于鏈段運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng)戰略布局，材料的沖擊強(qiáng)度增加。惰性填料只降低成本表現明顯更佳，強(qiáng)度也隨之降低狀態，而活性填料有增強(qiáng)作用。

6）結(jié)晶和取向指導。結(jié)晶度增加廣泛認同，對(duì)提高拉伸強(qiáng)度、和彈性模量有好處流動性。結(jié)晶尺寸越小鍛造，強(qiáng)度越高。取向使材料的強(qiáng)度提高幾倍甚至幾十倍持續創新，此外逐漸完善，取向后可以阻礙裂縫向縱深方向發(fā)展。

7）外力作用速度和溫度合理需求。拉伸試驗(yàn)中提高拉伸速度和降低溫度都會(huì)使強(qiáng)度降低是目前主流。

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）高質量。此外還可以得到扯斷伸長(zhǎng)率充分發揮、拉伸強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度管理。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)設計，對(duì)測(cè)試試樣的厚度、測(cè)試速度和溫度有規(guī)定改進措施。試樣包括啞鈴型優化程度，兩邊平行的條形或環(huán)形，啞鈴狀樣片（如圖2）常見奮勇向前。

三.實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備

HY-0580 電子拉力機(jī)不斷豐富，HY（CP）沖片機(jī)，厚度計(jì)組建，啞鈴形試樣用裁刀各有優勢。

各種橡膠試樣

四．

圖1 典型的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線

實(shí)驗(yàn)步驟

1）打開儀器電源效果較好，預(yù)熱15—20min。

2）控制試樣厚度2.0mm持續，按國(guó)標(biāo)剪裁試樣等多個領域，用厚度計(jì)測(cè)量真實(shí)的厚度，測(cè)量3點(diǎn)產品和服務，去測(cè)量3點(diǎn)的中位數(shù)作為式樣的厚度值應用擴展。

3）橡膠試樣的測(cè)試

選定試驗(yàn)速度。將啞鈴形試樣均勻加持在上增多、下夾持器上進一步意見，使拉力均勻分布在橫截面上。開動(dòng)試驗(yàn)機(jī)共享應用，測(cè)試并記錄生產能力。

圖2 啞鈴形試樣形狀示意圖

4）按實(shí)驗(yàn)施加的負(fù)荷和試樣尺寸重要作用，計(jì)算出相應(yīng)的應(yīng)力值健康發展，并對(duì)應(yīng)變作圖新創新即將到來，得應(yīng)力-應(yīng)變曲線足了準備。計(jì)算拉伸強(qiáng)度處理。定伸應(yīng)力共享、扯斷伸長(zhǎng)率創新的技術、扯斷變形表現明顯更佳。

五．計(jì)算方法和公式

1）拉伸強(qiáng)度

式中等特點，：拉伸強(qiáng)度建言直達，MPa；：記錄的力將進一步，N充分發揮；W：試樣狹小平行部分寬度，mm成就；t：試樣長(zhǎng)度部分原始的厚度重要方式，mm；

2）定伸應(yīng)力

式中研究進展，：定伸應(yīng)力無障礙，MPa；：給定應(yīng)變下記錄的力快速融入，N認為。

3）扯斷伸長(zhǎng)率

式中，：式樣的初始標(biāo)距重要意義，mm；：試樣斷裂時(shí)的標(biāo)距，mm不斷完善。

4）扯斷伸長(zhǎng)率

式中，：扯斷伸長(zhǎng)率方便，%基礎上；：試樣斷裂后，停放3min對(duì)起來(lái)的標(biāo)距應用領域，mm保持競爭優勢；

六．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理

實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)：

1.用厚度計(jì)測(cè)量式樣長(zhǎng)度部分的原始厚度，測(cè)量3次分別為1.856mm發展機遇，1.869mm長效機製，1.880mm。取中間的厚度值作為試樣的原始厚度全技術方案，即1.869mm分享，原始標(biāo)距長(zhǎng)度為25mm。

2.對(duì)橡膠試樣采用邵氏硬度計(jì)測(cè)量其硬度值信息化。把試樣放置在堅(jiān)固的平面上方式之一，拿住硬度計(jì)，壓足中孔的壓針距離試塊邊緣至少12mm新型儲能，平穩(wěn)地把壓足壓在試樣上創新能力，不能有任何振動(dòng)，并保持壓足平行于試樣表面範圍，以使壓針垂直地壓入試樣求得平衡，所施加的力要?jiǎng)偤米阋允箟鹤愫驮嚇?接觸，除另有規(guī)定空間廣闊，必須在壓足和試樣*按觸后1秒內(nèi)讀數(shù)至關重要。橡膠的試樣厚度不小于6mm，寬度不小于15mm用的舒心，長(zhǎng)度不小于35mm設計能力，試樣厚度不足6mm時(shí)，可用同樣膠片重疊測(cè)定深入開展，但不超過(guò)3層更為一致。并要求膠片上下平行。檢定時(shí)室溫為23℃±5℃技術的開發，檢定前硬度計(jì)在此溫度下至少存放1小時(shí)研究與應用。后測(cè)得本實(shí)驗(yàn)所用試樣的邵氏硬度為68度。

3.在電子拉伸機(jī)上進(jìn)行橡膠拉伸試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)見附錄更高效，由所得數(shù)據(jù)和載荷-位移曲線全面協議，取點(diǎn)畫出應(yīng)力應(yīng)變曲線，按位移均勻取點(diǎn)如下具體而言，然后由：

應(yīng)變?yōu)?/span>工具，應(yīng)力為智慧與合力，得到下表：

表1 拉伸試驗(yàn)的載荷-位移及其對(duì)應(yīng)的應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)

位移ΔL（mm）	載荷F（N）	應(yīng)變ε	應(yīng)力σ（MPa）	位移ΔL（mm）	載荷F（N）	應(yīng)變ε	應(yīng)力σ（MPa）
0	0	0	0.000	33.8	34.2	1.352	3.050
2.6	6.5	0.104	0.580	36.4	37.5	1.456	3.344
5.2	10	0.208	0.892	39	41.5	1.56	3.701
7.8	13	0.312	1.159	41.6	45	1.664	4.013
10.4	15	0.416	1.338	44.2	48.8	1.768	4.352
13	16.5	0.52	1.471	46.8	53	1.872	4.726
15.6	18.5	0.624	1.650	49.4	57	1.976	5.083
18.2	20.4	0.728	1.819	52	62	2.08	5.529
20.8	21.8	0.832	1.944	54.6	66	2.184	5.886
23.4	23.5	0.936	2.096	57.2	70.5	2.288	6.287
26	26	1.04	2.319	59.8	75	2.392	6.688
28.6	28	1.144	2.497	62.4	78.5	2.496	7.000
31.2	31.2	1.248	2.782

根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)，用Excel畫出橡膠拉伸的應(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)重要的角色，得到各種應(yīng)力應(yīng)變平均值如下：

1）拉伸強(qiáng)度：TS=8.8MPa開放要求；

2）對(duì)100%和300%定伸應(yīng)力測(cè)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)1平臺建設、4兩組數(shù)據(jù)中服務機製，由于位移傳感器未夾緊等原因，造成伸長(zhǎng)率測(cè)量值變小使用，使得300%伸長(zhǎng)率的應(yīng)力值為0大幅拓展，故只采用2、3兩組數(shù)據(jù)更加堅強，這樣得到100%和300%的定伸應(yīng)力值分別為：

100%：Se=（2.1+2.2）/2 MPa=2.15 MPa

300%：Se=（7.1+7.6）/2 MPa=7.35 MPa與時俱進。

3）扯斷伸長(zhǎng)率為：Eb=301%；

4）扯斷伸長(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初步建立。這樣扯斷伸長(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實施體系，其伸長(zhǎng)率可以達(dá)到300%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般的材料各有優勢，但是它的強(qiáng)度很低效果較好，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)持續，其硬度也是比較低的開拓創新。

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)試方法必然趨勢，掌握了電子拉力機(jī)的使用方法和工作原理促進善治，而且根據(jù)載荷-位移曲線畫出了應(yīng)力-應(yīng)變曲線，并計(jì)算出了橡膠的斷裂強(qiáng)度多樣性、扯斷伸長(zhǎng)率發揮效力、扯斷伸長(zhǎng)率等性能指標(biāo)。

八．實(shí)驗(yàn)思考題

1）改變拉伸速率明顯，拉伸強(qiáng)度將怎么變化安全鏈？

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運(yùn)動(dòng)單元來(lái)不及運(yùn)動(dòng)創新為先，故使得強(qiáng)度降低真正做到。

2）同樣實(shí)驗(yàn)條件下，拉伸同一聚合物創新延展，但厚薄尺寸不同的兩個(gè)試樣強化意識，哪個(gè)試樣強(qiáng)度更高，說(shuō)明原因。

答：厚的強(qiáng)度更高現場，因?yàn)楸≡嚇拥男巫冊(cè)诖怪庇谄矫娣较蚩梢宰杂勺冃胃叨嘶?，而厚的試樣在垂直于平面方向要受到約束，這樣就需要更大的應(yīng)力來(lái)使得它發(fā)生斷裂我有所應。

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