1高分子材料拉伸强度测定
高分子物理实验报告
高分子物理实验报告高分子物理实验报告引言：高分子物理是研究高分子材料的结构、性质和行为的学科。
本实验旨在通过实验方法，对高分子材料的一些基本性质进行探究，以加深对高分子物理的理解。
实验一：高分子材料的熔融流动性材料：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）方法：将PE和PP分别切成小块，放入两个不同的容器中，通过加热使其熔化，观察其流动性。
结果：PE在加热后迅速熔化，并呈现出较大的流动性，而PP则需要较高的温度才能熔化，且流动性较小。
结论：高分子材料的熔融流动性与其分子结构有关，分子链间的相互作用力越强，熔融温度越高，流动性越小。
实验二：高分子材料的拉伸性能材料：聚酯（PET）、聚氯乙烯（PVC）方法：将PET和PVC分别切成薄片状，用拉力试验机进行拉伸测试，记录其拉伸强度和断裂伸长率。
结果：PET具有较高的拉伸强度和断裂伸长率，而PVC的拉伸强度较低，断裂伸长率也较小。
结论：高分子材料的拉伸性能与其分子链的排列方式、分子量以及交联程度等因素有关，分子链越有序，交联程度越高，拉伸强度越大，断裂伸长率越小。
实验三：高分子材料的热稳定性材料：聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）方法：将PS和PC分别切成小块，放入热风箱中进行热稳定性测试，记录其质量损失。
结果：PS在高温下易分解，质量损失较大，而PC在相同条件下质量损失较小。
结论：高分子材料的热稳定性与其分子链的稳定性有关，分子链越稳定，热稳定性越好，质量损失越小。
实验四：高分子材料的玻璃化转变温度材料：聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚乙烯醇（PVA）方法：将PMMA和PVA分别切成小块，通过差示扫描量热法（DSC）测试其玻璃化转变温度。
结果：PMMA的玻璃化转变温度较高，而PVA的玻璃化转变温度较低。
结论：高分子材料的玻璃化转变温度与其分子链的自由度有关，分子链越自由，玻璃化转变温度越低。
结论：通过以上实验，我们可以看到不同高分子材料在熔融流动性、拉伸性能、热稳定性和玻璃化转变温度等方面表现出不同的特性。
高分子材料性能测试力学性能
3.1.2 高分子经典应力－应变曲线 I
3.1 拉伸性能
(c)旳特点是硬而强。拉伸强度和弹性模量大，且有合适旳伸长率，如硬聚氯乙烯等。(d)旳特点是软而韧。断裂伸长率大，拉伸强度也较高，但弹性模量低，如天然橡胶、顺丁橡胶等。
3.1 拉伸性能
3.1.2 高分子经典应力－应变曲线 III
(e)旳特点是硬而韧。弹性模量大、拉伸强度和断裂伸长率也大，如聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙等
塑性(Plasticity)：外力作用下，材料发生不可逆旳永久性变形而不破坏旳能力。
Mechanical properties of materials
应 力
应 变
Mechanical properties of materials
3.1 拉伸性能
3.1.1 应力－应变曲线
Байду номын сангаас
高分子应力-应变过程
3.1 拉伸性能
电子万能试验机
3.1 拉伸性能
3.1 拉伸性能
3.1.5 拉伸性能测试原理 拉伸试验是对试样延期纵轴方向施加静态拉伸负荷，使其破坏，经过测量试样旳屈服力、破坏力和试样标距间旳伸长来求得试样旳屈服强度拉伸强度和伸长率。
3.1 拉伸性能
3.1.6 测量方法即实验环节 ①试样旳状态调节和试验环境按国家原则规定。②在试样中间平行部分做标线，示明标距。③测量试样中间平行部分旳厚度和宽度，精确到0.01mm，II型试样中间平行部分旳宽度，精确到0.05mm，测3点，取算术平均值。④夹具夹持试样时，要使试样纵轴与上下夹具中心连线重合，且松紧适宜。⑤选定试验速度，进行试验。⑥记录屈服时负荷，或断裂负荷及标距间伸长。试样断裂在中间平行部分之外时，此试样作废，另取试样补做。
试验1高分子材料拉伸强度及断裂伸长率测定
试验1高分子材料拉伸强度及断裂伸长率测定摘要：本实验旨在测定高分子材料的拉伸强度和断裂伸长率。
通过标准试验方法，采用拉伸试验机对高分子材料进行拉伸变形，测量其断裂前的最大拉伸力和断裂时的伸长率，以评估材料的强度和延展性能。
实验结果显示，高分子材料的拉伸强度和断裂伸长率与其结构和成分密切相关。
关键词：高分子材料、拉伸强度、断裂伸长率、材料性能评估引言：高分子材料具有广泛的应用领域，如塑料、橡胶、纤维等。
对于这些材料而言，其力学性能尤为重要，包括强度和延展性。
拉伸强度和断裂伸长率是评估高分子材料力学性能的重要参数，能够反映材料是否具有足够的强度和延展性。
因此，通过测定高分子材料的拉伸强度和断裂伸长率，可以评估其适用范围和质量。
实验方法：1.实验仪器与试样准备使用标准拉伸试验机，根据国际标准ASTM D638或GB 1040，选择合适的试样尺寸。
将试样制备成矩形条形，宽度为10 mm，厚度为约2 mm。
试样长度根据实际需要确定。
2.实验设定与操作将试样夹持在拉伸试验机上，并调整夹具，使试样处于合适的拉伸状态。
根据试样质量和试验要求，设定拉伸速度，在试验过程中保持恒定。
3.实验数据记录在执行拉伸试验时，使用试验机自带的数据采集系统或外接数据采集设备，记录试验过程中采集到的试样载荷和位移数据。
根据数据计算并记录试验过程中的应力和应变值。
4.数据处理根据试验数据计算最大拉伸力（F_max）和最断裂时的伸长率（ε_rupt）。
拉伸强度（σ_max）= F_max / 初始试样横截面积断裂伸长率（ε_rupt）= （L_rupt - L_0）/ L_0 × 100%其中，L_0为试样的初始长度，L_rupt为试样断裂时的长度。
5.实验重复与数据分析对同一批次的高分子材料进行多次试验，记录多组数据，并计算出平均值和标准差。
根据实验数据进行统计分析，评估材料的拉伸强度和断裂伸长率。
结果与讨论：通过多组实验数据分析，可以得出高分子材料的拉伸强度和断裂伸长率范围。
高分子材料性能测试实验报告
高分子材料性能测试实验报告一、实验目的本实验旨在对常见的高分子材料进行性能测试，以深入了解其物理、化学和机械性能，为材料的选择和应用提供科学依据。
二、实验材料与设备1、实验材料聚乙烯（PE）聚丙烯（PP）聚苯乙烯（PS）聚氯乙烯（PVC）2、实验设备电子万能试验机热重分析仪（TGA）差示扫描量热仪（DSC）硬度计冲击试验机三、实验原理1、拉伸性能测试高分子材料在受到拉伸力作用时，会发生形变。
通过测量材料在拉伸过程中的应力应变曲线，可以得到材料的拉伸强度、断裂伸长率等性能指标。
2、热性能测试TGA 用于测量材料在加热过程中的质量损失，从而分析材料的热稳定性和组成成分。
DSC 则可以测量材料在加热或冷却过程中的热量变化，用于研究材料的相变温度、玻璃化转变温度等。
3、硬度测试硬度是衡量材料抵抗局部变形的能力。
硬度计通过压入材料表面一定深度，测量所施加的力来确定材料的硬度值。
4、冲击性能测试冲击试验机通过施加冲击载荷，测量材料在冲击作用下的吸收能量，评估材料的抗冲击性能。
四、实验步骤1、拉伸性能测试将高分子材料制成标准哑铃状试样。
安装试样到电子万能试验机上，设置拉伸速度和测试温度。
启动试验机，记录应力应变曲线。
2、热性能测试称取一定量的高分子材料样品，放入 TGA 和 DSC 仪器的样品盘中。
设置升温程序和气氛条件，进行测试。
3、硬度测试将试样平稳放置在硬度计工作台上。
选择合适的压头和试验力，进行硬度测量。
4、冲击性能测试制备标准冲击试样。
将试样安装在冲击试验机上，进行冲击试验。
五、实验结果与分析1、拉伸性能聚乙烯（PE）：拉伸强度较低，断裂伸长率较高，表现出较好的柔韧性。
聚丙烯（PP）：拉伸强度较高，断裂伸长率适中，具有一定的刚性和韧性。
聚苯乙烯（PS）：拉伸强度较高，但断裂伸长率较低，脆性较大。
聚氯乙烯（PVC）：拉伸强度和断裂伸长率因配方不同而有所差异。
2、热性能TGA 结果显示，不同高分子材料的热分解温度和分解过程有所不同。
实验三(一)拉伸强度测定
(3)环境温度、湿度及拉伸速度等对机械强 度有着非常重要的影响 。
4、由于不同的高分子材料，在结构上不同，表现为 应力-应变曲线的形状也不同。目前大致可归纳成5 种类型
▪ (a)的特点是软而弱。拉伸强
度低，弹性模量小，且伸长率 也不大，如溶胀的凝胶等。
t 按式(Ⅱ-3-1)计算：
t
P bd
（Ⅱ-3-1）
式中 t ——抗拉伸强度或拉伸断裂应力或拉伸屈服
应力或偏置屈服应力，MPa；
P ——最大负荷或断裂负荷或屈服负荷或偏置屈 服d ——试样厚度，mm。
各应力值在拉伸应力-应变曲线上的位置见图Ⅱ-36。
▪ 2、断裂伸长率 t
图Ⅱ-3-7 Ⅲ型试样夹具
万能材料试验机
1螺杆；2-调速手轮； 3-开关；4-下夹持器； 5-上夹持器；6-测力盘； 7-记录仪
实验步骤
▪ 1、调节试样状态和实验环境 ▪ 2、记录试样情况；作标志线，记录标志 ▪ 线情况。 ▪ 3、夹持试样 ▪ 4、选定速度进行实验，记录数据
实验记录与处理
▪ 1.拉伸强度或拉伸断裂应力或拉伸屈服应力或偏置屈服
▪ 2、仪器、设备
(1)实验机 任何能满足实验要求的、具有多种移 动速率的实验机均可使用。
实验机示值应在每级表盘满刻度的10%～90％之 间，不得小于实验机最大载荷的4％读取，示值的 误差应在±1％之内。电子拉力实验机按有关规定 执行。
(2)形变测量装置 测量误差应在土1％之内．
(3)夹具 实验夹具移动速度应符合规定要求。测量 Ⅲ型试样时，推荐使用图Ⅱ-3-7所示的专用夹 具．也可以使用能满足实验要求的其他夹具。
拉伸强度与断裂伸长率 冲击强度
试样编号 截面积 mm2 1 40 上屈服应力 下屈服应力 最大负荷点 最大负荷 N Mpa Mpa 强度 Mpa 33.603 最大负荷 点伸长率 断裂负荷 N 拉伸强度 Mpa 断裂负荷 点伸长率
3 4 5 6 平均值
40.000 40.000 40.000 40.000 40.000
最大负荷 点伸长率 % 15.541
断裂负荷 N
拉伸强度 Mpa
16.240 13.411 14.493 13.753 12.667 14.351
972.120 591.585 604.956 492.611 490.887 369.794 586.992
24.303 14.790 15.124 12.315 12.272 9.245 14.675
33.602 21.379 22.170 21.263 21.176 22.099 23.615
1409.202 883.498 934.196 872.155 924.505 920.098 99.355 21.084 23.113 23.002 24.645
22.305 21.359 21.120 22.109 23.647
33.602 21.379 22.170 21.263 21.176 22.099 23.615
1409.202 883.498 934.196 872.155 924.505 920.098 990.609
35.230 22.087 23.355 21.084 23.113 23.002 24.645
断裂负荷 点伸长率 % 320.996
251.890 393.789 262.837 251.822 186.894 278.038
拉伸实验
纯铝的塑性变形图象
脆断断口
加载方式与应力状态
σ
σ
τ
应力状态
应力状态
应力状态
轴向拉伸
轴向压缩
扭转
铸铁材料的压缩曲线
抗压强度约865MPa 抗压强度约585MPa
铸铁拉伸曲线
抗拉强度 约238MPa
压缩试件直径10mm 拉伸试件直径12mm
低碳钢（铸铁）压缩曲线
低碳钢
问题： 1低碳钢拉压 性能对比 2 铸铁拉压性 能对比
拉伸问题说明（1） －新旧实验标准符号对比
新标准 性能名称 断面收缩率 断后伸长率 屈服强度 上屈服强度 下屈服强度 规定非比例延伸 强度 抗拉强度 符号 Z A A11.3 － ReH ReL RP 例如：RP0.2 Rm 旧标准 性能名称 断面收缩率 断后伸长率 屈服点 上屈服点 下屈服点 规定非比例伸长 应力 抗拉强度 符号 Ψ δ5 δ10 σS σSU σSL σP 例如：σ σb
P0.2
拉伸新国家标准－GB228-2002
拉伸问题说明（2） －断口位置对断后延伸率影响及修正
试验报告要求
拉伸试验报告按实验教材P31拉伸试验报 告要求书写。其中第7题改为选作。 拉伸试验数据表格参考格式见网络学堂。 报告每人一份，独立完成。实验曲线一人 一份，附在试验报告后面。 报告在做“弹性常数测试实验”（教材P33） 时交。
纤维增强复合材料特性
σ 0º试件（加载与纤 维方向一致）
0º试件
90º试件 45 º试件
45º试件（加载与 纤维方向成45º） 90º试件（加载与纤维 方向垂直） ε 思考：各向异性，与金属材料区别，纤维增强效果？
玻璃纤维增强复合材料拉伸曲线
（玻璃纤维含量51％，基体为环氧树脂)
高分子材料分析与检测技术：拉伸性能
• （6）数据的记录
• 记录试验过程中试样承受的负荷及与之对应的标线间或夹具间距 离的增量。
• （7）试样数量
• 每个受试方向和每项性能应至少试验5个试样。如果需要精密度 更高的平均值，试样数量可多于5个。
推荐试验速度
100
L
• （3）标准偏差值按下式（5-4）计算
S
(Xi X)2
n 1
• 式中：S，标准偏差值；X i，单个测定值； X，组测定值的算术
平均值；n，测定个数。
• 计算结果以算术平均值表示，σt取三位有效数字，εt、S取二 位有效数字。
• 3．影响因素 • （1）试样的制备与处理 • 拉伸试验要求做成哑铃形试样; • 制样方式有两种：一是用原材料制样；另一种是从制品上直接取样。 • 用原材料制成试样有几种方法，包括模压成型、注塑成型、压延成型
L0 标距
50
±0.5
1A型试样为优先选用的直接模塑多
用途试样
L0 标距
50
1B试样为机加工试样。
公差 mm
+5~0
±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.5
四、测试步骤及影响因素 1．测试步骤 （1）试样准备 ➢ 试样上必须标出确定标距的标记。 ➢ 试样不能扭曲，成对的平行面间要相互垂直，表面和边沿不能有划痕、坑
或吹膜成型等; • 不同方法制样的试验结果不具备可比性; • 同一种制样方法，要求工艺参数和工艺过程也要相同; • 试样制备好后,要按GB/T 2918-1998标准，在恒温恒湿条件下放置
处理。
• （2）材料试验机 • 影响因素主要有:测力传感器精度、速度控制精度、夹具、同轴度和数据采集频率等。 • 测力传感器一般要求传感器的精度在0.5%以内。 • 拉伸速度要求平稳均匀,速度偏高或偏低都会影响拉伸结果。 • 试验机的同轴度不好,拉伸位移将偏大,拉伸强度有时将受到影响,结果偏小。 • （3）试验环境 • 影响塑料拉伸试验结果的因素主要是温度和湿度。GB/T 2918-1998规定,标准实
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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=Έε
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；
断裂伸长率ε是试样断裂时的相对伸长率，ε按下式计算：
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。
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”、“试样参数”、“测试项目”等按扭，设定参数。
设定试验编号；注意试验编号不能重复使用；
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，观察拉伸过程的变形特征，直到试样断裂为止，记录试验数据；
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
思考题
1、对于哑铃形试样如何使试样在拉伸时在有效部分断裂？
2、一般塑料的拉伸强度为多少？。