第十一章 聚合物的力学性能
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第十一章 聚合物的力学性能
应力松弛是指在恒定温度和形变保持不变的情况下， 聚合物内部的应力随时间增加而逐渐衰减的现象。如用塑 料绳绑捆东西，时间久了会变松。这是由于当聚合物被拉 长时，高分子构象处于不平衡状态，它会通过链段沿外力 方向的运动来减少或消除内部应力，以逐渐过度到平衡态 构象。 σ=σ0e-t/τ
①原因：受力高分子材料中的分子链段顺外力作用 方向运动，使应力下降，线性聚合物应力可降至零， 交联聚合物应力下降到一定值后维持不变。 ②特征：温度过高或过低，应力松弛过快或过慢都不 易观察，只有在玻璃态向高弹态过渡的区域内，应力 松弛最明显。
高 分 子 化 学 及 物 理
第 十 一 章
聚合物的力学性能
第 11章
聚合物的力学性能
聚 合 物 的 力学 性 能
聚合物的力学性能指的是其受力后的响应，即材料在外力作 用下的形变及破坏特性，如形变大小、形变的可逆性及抗破损 性能等，这些响应可用一些基本的指标来表征。
11.１ 表征力学性能的基本物理量 （1）应变与应力
P
d b
l0/2 l0/2
抗弯强度测定试验示意图
（iii）冲击强度（impact stength)（i） 冲击强度也称抗冲强度, 定义为试样受冲击负荷时单位截 面积所吸收的能量。是衡量材料韧性的一种指标。测定时基本 方法与抗弯强度测定相似，但其作用力是运动的，不是静止的。 试样断裂时吸收的能量等于断裂时冲击头所做的功W，因此冲 击强度为： i = W / bd
材料在外力作用下，其几何形状和尺寸所发生的变化称 应变或形变，通常以单位长度（面积、体积）所发生的变化 来表征。
材料在外力作用下发生形变的同时，在其内部还会产生对 抗外力的附加内力，以使材料保持原状，当外力消除后，内力 就会使材料回复原状并自行逐步消除。当外力与内力达到平衡 时，内力与外力大小相等，方向相反。单位面积上的内力定义 为应力。
①原因：受力高分子材料中的分子链段顺外力作用 方向运动，使应力下降，线性聚合物应力可降至零， 交联聚合物应力下降到一定值后维持不变。 ②特征：温度过高或过低，应力松弛过快或过慢都不 易观察，只有在玻璃态向高弹态过渡的区域内，应力 松弛最明显。
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第 十 一 章
聚合物的力学性能
第 11章
聚合物的力学性能
聚 合 物 的 力学 性 能
聚合物的力学性能指的是其受力后的响应，即材料在外力作 用下的形变及破坏特性，如形变大小、形变的可逆性及抗破损 性能等，这些响应可用一些基本的指标来表征。
11.１ 表征力学性能的基本物理量 （1）应变与应力
P
d b
l0/2 l0/2
抗弯强度测定试验示意图
（iii）冲击强度（impact stength)（i） 冲击强度也称抗冲强度, 定义为试样受冲击负荷时单位截 面积所吸收的能量。是衡量材料韧性的一种指标。测定时基本 方法与抗弯强度测定相似，但其作用力是运动的，不是静止的。 试样断裂时吸收的能量等于断裂时冲击头所做的功W，因此冲 击强度为： i = W / bd
材料在外力作用下，其几何形状和尺寸所发生的变化称 应变或形变，通常以单位长度（面积、体积）所发生的变化 来表征。
材料在外力作用下发生形变的同时，在其内部还会产生对 抗外力的附加内力，以使材料保持原状，当外力消除后，内力 就会使材料回复原状并自行逐步消除。当外力与内力达到平衡 时，内力与外力大小相等，方向相反。单位面积上的内力定义 为应力。
高分子物理----高分子的力学性能
一般刻痕试样的冲击强度小于这一数值为脆性断裂，大
于这一数值时为韧性断裂。但这一指标并不是绝对的，
例如玻璃纤维增强的聚酯塑料，甚至在脆性破坏时也有
很高的冲击强度。
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
2. 高聚物的理论强度 从分子结构的角度来看，高聚物的断裂要破坏分子 内的化学键，分子间的范德华力与氢键。
7.2 高弹态聚合物的力学性质
加入增塑剂虽然可以降低Tg，但有利条件，因此选
用增塑法来降低Tg必须考虑结晶速度增大和结晶形成的 可能性。
7.2 高弹态聚合物的力学性质
（2）共聚法
共聚法也能降低聚合物的Tg，如：PS的主链上带有体 积庞大的苯基，聚丙烯腈有强极性腈基存在，Tg都在室温 以上，只能作为塑料和纤维使用，如果用丁二烯分别与苯 乙烯和丙烯腈共聚可得丁苯橡胶和丁腈橡胶，使Tg下降。 例如：丁苯30，Tg=-53℃，丁腈26，Tg=-42℃。
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
（3）当温度升高到Tg以下几十度范围内，如曲线③，过
了屈服点后，应力先降后升，应变增大很多，直到C点断裂，
C点的应力称为断裂应力，对应的应变称为断裂伸长率ε 。
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
（4）当温度升至Tg以上，试样进入高弹态，在应力不大
时，就可发生高弹形变，如曲线④，无屈服点，而呈现一段
应力称为屈服应力或屈服强度。
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
屈服点之后，应力有所下降，在较小的负荷下即可产生形 变，称为应变软化。之后应力几乎不变的情况下应变有很大 程度的增加，最后应力又随应变迅速增加，直到材料断裂。
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
四、几类高聚物的拉伸行为 1. 玻璃态高聚物的拉伸
聚合物的力学性能
（3）
（4）
（3）材料强而韧：具高模量和抗张强度，断裂伸长
率较大，材料受力时，属韧性断裂。
以上三种聚合物由于强度较大，适于用做工程塑料。
（4）材料软而韧：模量低，屈服强度低，断裂伸长 率大，断裂强度较高，可用于要求形变较大的材料。
（5）
（6）
（5）材料软而弱：模量低，屈服强度低，中等断 裂伸长率。如未硫化的天然橡胶。
pvc结果0脆断050屈服后断裂5070韧断70无屈服拉伸速率对应力应变曲线的影响拉伸速率拉伸速率快时间短温度低时间温度对应力应变曲线的影响是等效的这就是时温等效原理二结晶高聚物的拉伸曲线可分为三个阶段?试样均匀拉伸应力随应变线性至y?出现细径并不断扩展应力几乎恒定?成径后继续均匀拉伸应力直至断裂球晶大小及结晶度对应力应变曲线的影响大球晶小球晶高结晶度低结晶度第二节
c、典型的应力-应变曲线 （韧性材料）
ε 冷拉、成颈
如PE、PP、PC
d、橡胶的应力-应变曲线 如硫化橡胶、软PVC
温度对应力—应变曲线的影响
σ
温度由低→高
T↑ 曲线由a →d
举例：PVC 结果 ε
0℃
脆断
0-50℃ 屈服后断裂
50-70℃
韧断
70℃
无屈服
如温度 a、T<<Tg, T<Tb b、 T<Tg c、 T<Tg（几十度） d、 T接近于或大于Tg
2）运用构象统计计算形变时网络链的熵变
3）获得交联网络的状态方程
4）与试验结果比较，进行评价
1）运用构象统计计算形变时单个柔性链的构象熵
对于孤立的柔性链，视为高斯链，它的一端固定在 原点、另一端出现在点（x,y,z）处小体积元 dxdydz内的几率，可用高斯分布函数来描述：
聚合物动态力学性能测定
实验7 聚合物动态力学性能的测定聚合物材料，如塑料、橡胶、纤维及其复合材料等都具有粘弹性，用动态力学的方法研究聚合物材料的粘弹性，已证明是一种非常有效的方法。
材料的动态力学行为是指材料在振动条件下，即在交变应力（或交变应变）作用下作出的力学响应。
测定材料在一定温度范围内的动态力学性能的变化即为动态力学分析（dynamic mechanical thermal analysis, DMTA ）一、二、实验目的了解动态力学分析的测量原理及仪器结构。
了解影响动态力学分析实验结果的因素，正确选择实验条件。
掌握动态力学分析的试样制备及测试步骤。
掌握动态力学分析在聚合物分析中的应用。
实验原理聚合物的粘弹性是指聚合物既有粘性又有弹性的性质，实质是聚合物的力学松弛行为。
研究聚合物的粘弹性常采用正弦的交变应力，使试样产生的应变也以正弦方式随时间变化。
这种周期性的外力引起试样周期性的形变，其中一部分所做功以位能形式贮存在试样中，没有损耗，而另一部分所做功，在形变时以热的形式消耗掉。
应变始终落后应力一个相位，以拉伸为例，当试样受到交变的拉伸应力作用时，其交变应力和应变随时间的变化关系如下： 应力 )sin(0δϖσσ+=t (7-1))900(0<<δ应变t ϖεεsin 0= (7-2) 式中0σ和0ε为应力和形变的振幅；ω是角频率；δ是应变相位角。
式（7-1）和式（7-2）说明应力变化要比应变领先一个相位差δ，见图7.1。
图7.1 应力应变和时间的关系将式（7-1）展开为：δϖσδωσσsin cos cos sin 00t t += (7-3)即认为应力由两部分组成，一部分)cos sin (δϖσt 与应变同相位，另一部分)sin cos (0δϖσt 与应变相差2/π。
根据模量的定义可以得到两种不同意义的模量，定义'E 为同相位的应力和应变的比值，而''E 为相位差2/π的应力和应变的振幅的比值，即t E t E ϖεωεσcos ''sin '00+= （7-4）此时模量是一个复数，叫复数模量*E 。
5. 高聚物的力学性能
L
L
N
H
（1）温度
(1)
(3)
应力
(2)
(4)
应变
（2）应变速率
(1)
(3)
应力
(2)
(4)
应变
强迫高弹形变的定义
处于玻璃态的非晶聚合物在拉伸过程中屈服点后产生
的较大应变，移去外力后形变不能回复。若将试样温度
升到其 Tg 附近，该形变则可完全回复，因此它在本质上 仍属高弹形变，并非粘流形变，是由高分子的链段运动 所引起的。 这种形变称为强迫高弹形变。
Stress
Yield stress
(4)断裂强度 (5)断裂伸长率 (6)断裂韧性
Strain
以应力应变曲线测定的韧性
d
量纲=Pam/m=N/m2 m/m= J/m3
材料在屈服点之前发生的断裂称为脆性断裂 brittle fracture ； 在屈服点后发生的断裂称为韧性断裂 ductile fracture 。
5.1.2细颈
1）细颈的形成原因
本质：剪切力作用下发生塑性流动 A0 F F
F
F
Fn F α F 正应力 0 A0 切向力 A Fs
A0 斜截面面积 A sin
F
法向力 Fn＝F·sinα
Fs＝F·cosα
A
法应力： n Fn 0 sin 2 切应力： S FS 0 sin cos 1 0 sin 2
A
plastic deformation 塑性形变
Strain hardening 应变硬化
A E A
O
A y
B
图 非晶态聚合物在玻璃态的应力-应变曲线
高聚物的力学性能
●相对分子质量及分布对强度的影响
规律：强度随相对分子质量的增大而增加，分布宽窄影响不大，但低聚物部分增加时，因低分子部分发生分子间断裂而使强度下降。
●低分子掺合物对强度的影响
规律：低分子物质的加入降低强度。
▓实例增塑剂的加入能降低强度，但对脆性高聚物而言，少量加入低分子物质，能增加强度。
●交联对强度的影响
规律：适度交联增加强度，但过度交联，在受外力时，会使应力集中而降低强度。
▓实例橡胶的适度交联。
●结晶对强度的影响
规律：结晶度增大，强度增加，但材料变硬而脆；大球晶增加断裂伸长率，小球晶增加韧性、强度、模量等；纤维状晶体强度大于折叠晶体强度。
▓实例缓慢降温有利形成大球晶，淬火有利形成小球晶。
●取向对强度的影响
规律：取向能增加取向方向上材料的强度。
§5高聚物的力学性能
特例：以橡胶为改性剂，提高高聚物材料抗冲击性能。
对橡胶的要求：玻璃化温度必须远低于使用温度；橡胶不溶于刚性高聚物而形成二相；两种高聚物溶解行为上相似，有利于相互黏着。
若三条件达不到，加入第三组分。
效果：原脆性高聚物的冲击强度提高5～10倍。
第十一章复合材料的力学性能.
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21
在第I阶段，纤维和基体都处于弹性变形状态，复合 材料也处于弹性变形状态，且
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复合材料进入变形第II阶段时，纤维仍处于弹性状态， 但基体已产生塑性变形，此时复合材料的应力为：
由于载荷主要由纤维承担，所以随着变形的增加，纤 维载荷增加较快，当达到纤维抗拉强度时，纤维破断， 此时基体不能支持整个复合材料载荷，复合材料随之 破坏。
（2）剪切型 纤维之间同向弯曲，基体
主要产生剪切变形，这种 屈曲模式较为常见。
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复合材料沿纤维方向受压时，可以认为纤维在基体内的 承力形式像弹性杆。
假设基体仅提供横向支持，载荷由纤维均摊，复合材料 的抗压强度由纤维在基体内的微屈曲临界应力控制。
将单向纤维复合材料简化成纤维和基体薄片相间粘接的 纵向受压杆件，当外载荷增至一定值后，纤维开始失稳， 产生屈曲。
纤维复合材料的比模量大，因而它的自振频率很高，在加载 速率下不容易出现因共振而快速断裂的现象。
同时复合材料中存在大量纤维，与基体的界面，由于界面对 振动有反射和吸收作用，所以复合材料的振动阻尼强，即使 激起振动也会很快衰减。
(5) 可设计性强
通过改变纤维、基体的种类和相对含量，纤维集合形式及排 布方式等可满足复合材料结构和性能的设计要求。
第十一章 复合材料的力学性能
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20世纪60年代以来，航天、航空、电子、汽车等高技术领 域的迅速发展，对材料性能的要求日益提高，单一的金属、 陶瓷、高分子材料已难以满足迅速增长的性能要求。
为了克服单一材料性能上的局限性，人们越来越多的根据 构件的性能要求和工况条件，选择两种或两种以上化学、 物理性质不同的材料，按一定的方式、比例、分布组合成 复合材料，使其具有单一材料所无法达到的特殊性能或综 合性能。
第十一章 聚合物的力学性能
高 分 子 化 学 及 物 理
第 十 一 章
聚合物的力学性能
第 11章
聚合物的力学性能
聚 合 物 的 力学 性 能
聚合物的力学性能指的是其受力后的响应，即材料在外力作 用下的形变及破坏特性，如形变大小、形变的可逆性及抗破损 性能等，这些响应可用一些基本的指标来表征。
11.１ 表征力学性能的基本物理量 （1）应变与应力
理想弹性体（如弹簧）在外力作用下平衡形变瞬间达 到，与时间无关；理想粘性流体（如水）在外力作用下形变 随时间线性发展。
聚合物的形变与时间有关，但不成线性关系，两
者的关系介乎理想弹性体和理想粘性体之间，聚合物
的这种性能称为粘弹性。
聚合物的力学性能随时间的变化统称为力学松弛。
最基本的力学松弛现象包括蠕变、应力松弛、滞后和
在规定试验温度、湿度和实验速度下，在标准试样上沿轴向 施加拉伸负荷，直至试样被拉断。
P
宽度b
厚度d
P
试样断裂前所受的最大负荷P与试样横截面积之比为抗张 强度t： t = P / b • d
（ii）抗弯强度 也称挠曲强度或弯曲强度。抗弯强度的测定是在规定的试 验条件下，对标准试样施加一静止弯曲力矩，直至试样断裂。 设试验过程中最大的负荷为P，则抗弯强度f为： f = 1.5Pl0 / bd2
强迫高弹形变产生的原因 原因在于在外力的作用下，玻璃态聚合物中本来被冻结 的链段被强迫运动，使高分子链发生伸展，产生大的形变。 但由于聚合物仍处于玻璃态，当外力移去后，链段不能再 运动，形变也就得不到恢复原，只有当温度升至Tg附近， 使链段运动解冻，形变才能复原。这种大形变与高弹态的 高弹形变在本质上是相同的，都是由链段运动所引起。 根据材料的力学性能及其应力-应变曲线特征，可将非晶态 聚合物的应力-应变曲线大致分为六类：
第 十 一 章
聚合物的力学性能
第 11章
聚合物的力学性能
聚 合 物 的 力学 性 能
聚合物的力学性能指的是其受力后的响应，即材料在外力作 用下的形变及破坏特性，如形变大小、形变的可逆性及抗破损 性能等，这些响应可用一些基本的指标来表征。
11.１ 表征力学性能的基本物理量 （1）应变与应力
理想弹性体（如弹簧）在外力作用下平衡形变瞬间达 到，与时间无关；理想粘性流体（如水）在外力作用下形变 随时间线性发展。
聚合物的形变与时间有关，但不成线性关系，两
者的关系介乎理想弹性体和理想粘性体之间，聚合物
的这种性能称为粘弹性。
聚合物的力学性能随时间的变化统称为力学松弛。
最基本的力学松弛现象包括蠕变、应力松弛、滞后和
在规定试验温度、湿度和实验速度下，在标准试样上沿轴向 施加拉伸负荷，直至试样被拉断。
P
宽度b
厚度d
P
试样断裂前所受的最大负荷P与试样横截面积之比为抗张 强度t： t = P / b • d
（ii）抗弯强度 也称挠曲强度或弯曲强度。抗弯强度的测定是在规定的试 验条件下，对标准试样施加一静止弯曲力矩，直至试样断裂。 设试验过程中最大的负荷为P，则抗弯强度f为： f = 1.5Pl0 / bd2
强迫高弹形变产生的原因 原因在于在外力的作用下，玻璃态聚合物中本来被冻结 的链段被强迫运动，使高分子链发生伸展，产生大的形变。 但由于聚合物仍处于玻璃态，当外力移去后，链段不能再 运动，形变也就得不到恢复原，只有当温度升至Tg附近， 使链段运动解冻，形变才能复原。这种大形变与高弹态的 高弹形变在本质上是相同的，都是由链段运动所引起。 根据材料的力学性能及其应力-应变曲线特征，可将非晶态 聚合物的应力-应变曲线大致分为六类：
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e
F A0
True stress
true
F A
Force Initial cross-section area Force Cross-section area
Relationship between engineering stress and true stress under incompressible condition
应变软化更明显， 冷拉时晶片倾斜、 滑移、转动，形成 微晶或微纤束。
(e) The Size of Spherulites 球晶大小
(f) The Degree of Crystallization 结晶度
§11.1.2 晶态聚合物的应力一应变曲线
整个曲线可分为三个阶段： 到y点后，试样截面开始变得不均匀，出现 “细颈”。
晶态聚合物“冷拉”的原因： •晶态：Tm以下，发生结晶的破坏， 取向，再结晶过程，与温度、应 变速率、结晶度、结晶形态有关。 •非晶态：Tg以下冷拉，只发生分 子链的取向
结晶聚合物应力－应变曲线
非晶态聚合物与结晶聚合物的拉伸比较
相似之处：两种拉伸过程均经历弹性变形、屈服、发展大形
变以及应变硬化等阶段，其中大形变在室温时都不能自发回 复，而加热后则产生回复，故本质上两种拉伸过程造成的大 形变都是高弹形变。该现象通常称为“冷拉”。
环境应力开裂测试仪
PS试样中的一条大银纹， 银纹长45微米，最宽处宽约2微米
结晶高聚物中球晶间的破坏 a 聚氨酯试样中沿球晶边缘出现空洞
（薄膜试样，TEM照片） b 聚丙烯试样中球晶间出现纤维
（试样断裂表面，SEM照片）
两种银纹的差异
LDPE试样因环境作用产生的银纹特征， 银纹尖端区域形成孤立的空洞
理论值与实验结果 相差原因
样条存在缺陷 应力集中
polymer based concrete containing spherical inorganic particles
fatigue fracture surface
Comparing of brittle and ductile fractures（分析判断）
4
2
0
注意细颈
0
1
2
3
4
5
现象
, inch
非晶态聚合物典型应力-应变曲线
Stress
Elongation at yield
Elongation at break
重要参数： (1)杨氏模量 (2)屈服强度
Yield stress
Ultimate (3)屈服应变
Strength
(4)断裂强度 (5)断裂伸长率
Strain
(6)断裂韧性
以应力应变曲线测定的韧性
d 量纲=Pam/m=N/m2 m/m= J/m3
影响应力－应变曲线的因素
T
(a) 不同温度
T
Temperature
a: T<<Tg b: T<Tg
c: T<Tg (几十度) d: T接近Tg
Example-PVC
0°C 0-50°C
如何区分断 裂形式？
压缩应力 压缩强度 硬 度
屈服前断 脆性断裂
关键看屈服
屈服后断 韧性断裂
11.3.1 脆性断裂与韧性断裂
脆性断裂 韧性断裂
屈服前 断裂
屈服后 断裂
无塑性 流动
有塑性 流动
表面光滑 表面粗糙
张应力 分量
切应力 分量
试样发生脆性或者韧性断裂与材料组成有关，除此之
外，同一材料是发生脆性或韧性断裂还与温度T 和拉 伸速度 有关。
剪切屈服现象、机理及判据
剪切屈服：即在细颈发生前，试样表面出现与拉伸方向成45度角的 剪切带。WHY？
拉伸中材料某个面受力分析
横截面A0, 受到 的应力 0=F/A0
斜截面A
A
A0
cos
受
Fn F cos
力 Fs F sin
法向应力
n
F cos A0 / cos
0 cos2
剪切应力
s
F A0
s in
cos
1 2
0
sin
2
抵抗外力的方式
两 拉伸强度：抵抗拉力的作用 种 剪切强度：抵抗剪切力的作用
拉伸强度什么面最大？ =0， n=0 剪切强度什么面最大？ =45， s=0/2
当应力0增加时，法向应力和剪切应力增大的幅度不同
屈 取向。 服 •高聚物在屈服点的应变相当大，剪切屈服应变为10%－ 主 20%（与金属相比）。
•屈服点以后，大多数高聚物呈现应变软化，有些还非常
要 迅速。 特 •屈服应力对应变速率和温度都敏感。 征 •屈服发生时，拉伸样条表面产生“银纹”或“剪切带”,
继
而整个样条局部出现“细颈”。
Strain softening 应变软化
切应力双生互等定律
当=45时 s=0/2 当=-90=-45时 s=-0/2
s
1 2
0
屈服判据
双轴拉伸
1 2
0
Y
发生屈服
s1
1 2
1
s
in
2
s 2
1 2
21
s
in
2(
)
2
1 2
2
sin
2
s
1 2
(
1
2)sin 2
11.1应力－应变曲线
测试拉伸性质的样品
(a)
(b)
§ 11.1.1 非晶态高聚物的应力-应变曲线
σ B
Y
σB σy
0
εB
ε
非晶态高聚物的应力-应变曲线
应力-应变曲线
A point: Point of elastic limit 弹性极限点
Y point: Yielding point 屈服点
当法向应力大于拉伸强度，材料发生 断裂 当切向应力大于剪切强度，材料发生 屈服
几何因素决定细颈产生的位置： 试样尺寸在各处的微小差异，导致应力
的差异，在某一点将首先达到屈服点，使形 变更为容易。
工程应力和真应力 Engineering stress and true stress
Engineering stress
第十一章 聚合物的力学性能
主要学习内容
高分子材料的 拉伸应力-应变特性
应力－应变曲线及其类型 影响拉伸行为的外部因素 强迫高弹形变与“冷拉伸”
高分子材料的 断裂和强度
宏观断裂方式，脆性断裂和韧性断裂 断裂过程，断裂的分子理论 高分子材料的强度
高分子材料的增强改性
高分子材料的 抗冲击强度和增韧改性
抗冲击强度实验 影响抗冲击强度的因素 高分子材料的增韧改性
特征：应力发白现象，密度为本体的50％，高度取向的高分 子微纤。银纹进一步发展→裂缝→脆性断裂。
应力银纹
分
类
环境银纹
溶剂银纹
银纹方向和分子链方向
F
拉伸试样在拉断前产生银纹化现象 a图为聚苯乙烯，b图为有机玻璃
注意银纹方向与应力方向垂直
ABS试样在弯应力下产生银纹的电镜照片
LDPE试样在弯应力作用和在n-丙醇 中浸泡时产生环境应力开裂的照片
50-70°C 70°C
Results
脆性断裂 屈服后断裂
韧性断裂 无屈服
30
M1
25
P173
20
Yield stress(MPa)
15
10
5 20
40
60
80
Temperature(oC)
100
120
屈服应力与测试温度的关系曲线
（b）应变速率
(1)
(3)
应变速率
(2)
(4) 1＞2＞3＞4
应力
A A0l0 A0
l (1 )
Considère 作图法:
在真应力-应变曲线上确 定与工程应力-应变屈服
点Y所对应的B点。
Y点
d e 0
d
d true true d 1
§ 11.2.2 Shear band 剪切带
定义：韧性聚合物单轴 拉伸至屈服点时，可看 到与拉伸方向成45°的 剪切滑移变形带，有明 显的双折射现象，分子 链高度取向，剪切带厚 度约1μm左右，每个剪 切带又由若干个细小的 不规则微纤构成。
弹性变形后继续施加载荷，则产生塑性形变，称为继 续屈服，包括： •应变软化：屈服后，应变增加，应力反而有稍许下跌
的现象，原因至今尚不清楚。 •呈现塑性不稳定性，最常见的为细颈。 •塑性形变产生热量，试样温度升高，变软。 •发生“取向硬化”，应力急剧上升。 •试样断裂。
11.2.1 细颈
本质：剪切力作用下发生塑性流动 A0
F
F
F
F
Fn
F
A
F
α
Fs
正应力
0
F A0
斜截面面积 A A0 sin
法向力 Fn＝F·sinα
切向力 Fs＝F·cosα
法应力： n
Fn A
0
sin 2
切应力： S
FS A
0
sin cos
1 2
0
sin 2
∴当α＝90°时，法向应力最大； α＝45°或135°，切向应力最大
区别：（1）产生冷拉的温度范围不同，非晶态聚合物的冷
拉温度区间是Tb到Tg，而结晶聚合物则为Tg至Tm。 （2）非晶态聚合物在冷拉过程中聚集态结构的变化比晶态聚 合物简单得多，它只发生分子链的取向，并不发生相变，而 后者尚包含有结晶的破坏，取向和再结晶等过程。