高分子材料典型力学性能测试实验
聚氨酯拉拔实验结果
聚氨酯拉拔实验结果1. 实验目的本实验的目的是通过对聚氨酯材料进行拉拔实验，研究其力学性能和材料特性，为进一步应用聚氨酯材料提供参考和依据。
2. 实验原理聚氨酯是一种重要的高分子材料，具有良好的强度、耐磨性和耐腐蚀性。
拉拔实验是一种常用的测试方法，通过对材料施加拉力，测量其在不同应变下的力学性能。
3. 实验设备和材料•拉力试验机•聚氨酯试样•测力传感器•数据采集系统4. 实验步骤1.准备聚氨酯试样：根据实验要求，制备合适尺寸的聚氨酯试样。
2.安装试样：将试样固定在拉力试验机上，并确保试样的夹持位置正确。
3.设置实验参数：根据实验要求，设置拉力试验机的拉伸速度、采样频率等参数。
4.开始实验：启动拉力试验机，开始对聚氨酯试样施加拉力。
5.数据采集：通过数据采集系统，实时记录试样的拉力和伸长量等数据。
6.实验结束：当试样断裂或达到设定的拉伸程度时，停止实验。
5. 实验结果根据实验步骤所描述的操作，我们进行了聚氨酯拉拔实验，并获得了以下结果：应变（%）力（N）伸长量（mm）0 0 02 10 0.54 20 1.26 30 2.08 40 2.810 50 3.5从上表中可以看出，随着应变的增加，聚氨酯试样的拉力和伸长量均呈线性增加的趋势。
这表明聚氨酯材料具有较好的弹性和延展性。
6. 结果分析通过对实验结果的分析，我们可以得出以下结论：1.聚氨酯材料的拉力和伸长量与应变呈线性关系，符合胡克定律。
2.聚氨酯具有较好的弹性和延展性，可以在一定程度的应变下保持其力学性能。
3.随着应变的增加，聚氨酯试样的拉力和伸长量均逐渐增加，说明材料的强度和延展性随应变增加而提高。
7. 结论通过对聚氨酯拉拔实验的研究，我们得出以下结论：1.聚氨酯材料具有良好的力学性能，适用于各种应力环境下的工程应用。
2.聚氨酯材料的弹性和延展性能较好，可以在一定应变范围内保持其力学性能。
3.聚氨酯材料的强度和延展性随着应变的增加而提高，适用于需要承受较大应变的工程应用。
高分子材料的力学性能
• 抗弯强度（挠曲强度） 是在规定条件下对标准试样施加静弯曲力矩，取 直到试样折断为止的最大载荷P. 公式： 3Pl 0 t 2 (KJ/m2) 2bd ?
2 Pl 0 其弯曲模量： Et 3 4bd 0
l0，b，d——试样长、宽、厚； 0 ——弯曲形变较小时的载荷与挠度 P ，
布氏、洛氏、邵氏法等
布 氏 硬 度
洛 氏 硬 度
邵 氏 硬 度
拉伸强度
抗弯强度
强度
抗冲击强度
• 布氏硬度(HB) 是以一定大小的试验载荷，将一定直径的淬硬钢 球或硬质合金球压入被测金属表面，保持规定时 间，然后卸荷，测量被测表面压痕直径。布氏硬 度值是载荷除以压痕球形表面积所得的商。 一般为：以一定的载荷将一定大小的淬硬钢球压 入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其 压痕面积之比值，即为布氏硬度值。
单位：公斤力/mm2 (N/mm2)
• 洛氏硬度
没有单位，是一个无纲量的力学性能指标，其 最常用的硬度标尺有A、B、C三种，通常记作 HRA、HRB、HRC，其表示方法为硬度数据+硬 度符号，如50HRC。 • HRA是采用60Kg载荷和钻石锥压入器求的硬度 ，用于硬度很高的材料。例如：硬质合金 • HRB 是采用100Kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢 球求得的硬度，用于硬度较低的材料。 例如：软钢、有色金属、退火钢、 铸铁等。 • HRC 是采用150Kg载荷和钻石锥压入器求得的 硬度，用于硬度较高的材料。例如：淬火钢等
邵氏硬度
即肖氏硬度 （HS） 由英国人肖尔(Albert F.Shore)首先提出 是应用弹性回跳法将撞销从一定高度落 到所试材料的表面上而发生回跳。撞销 是一只具有尖端的小锥，尖端上常镶有 金刚钻。测试数值为1000x撞销返回速 度/撞销初始速度
西安交通大学材料力学性能试验报告——电子拉力机橡胶拉伸试验
西安交通⼤学材料⼒学性能试验报告——电⼦拉⼒机橡胶拉伸试验西安交通⼤学实验报告成绩第页（共页）课程：⾼分⼦物理实验⽇期：年⽉⽇专业班号材料94 组别交报告⽇期：年⽉⽇姓名李尧学号09021089 报告退发：（订正、重做）同组者教师审批签字：实验名称：电⼦拉⼒机测定聚合物的应⼒-应变曲线⼀．实验⽬的1.掌握拉伸强度的测试原理和测试⽅法，掌握电⼦拉⼒机的使⽤⽅法及共⼯作原理；2.了解橡胶在拉伸应⼒作⽤下的形变⾏为，测试橡胶的应⼒-应变曲线；3.通过应⼒-应变曲线评价材料的⼒学性能（初始模量、拉伸强度、断裂伸长率）；4.了解测试条件对测试结果的影响；5.熟悉⾼分⼦材料拉伸性能测试标准条件。
⼆．实验原理随着⾼分⼦材料的⼤量使⽤，⼈们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种基本的⼒学性能指标。
拉伸试验是⼒学性能中⼀种常⽤的测试⽅法，它是在规定的试验温度、湿度和拉伸速度下，试样上沿纵向施加拉伸载荷⾄断裂。
在材料试验机上可以测定材料的屈服强度、断裂强度、拉伸强度、断裂伸长率。
影响⾼聚物实际强度的因素有：1）化学结构。
链刚性增加的因素都有助于增加强度，极性基团过密或取代基过⼤，阻碍链段运动，不能实现强迫⾼弹形变，使材料变脆。
2）相对分⼦质量。
在临界相对分⼦质量之前，相对分⼦质量增加，强度增加，越过后拉伸强度变化不⼤，冲击强度随相对分⼦质量增加⽽增加，没有临界值。
3）⽀化和交联。
交联可以有效增强分⼦链间的联系，使强度提⾼。
分⼦链⽀化程度增加，分⼦间作⽤⼒⼩，拉伸强度降低，⽽冲击强度增加。
4）应⼒集中。
应⼒集中处会成为材料破坏的薄弱环节，断裂⾸先在此发⽣，严重降低材料的强度。
5）添加剂。
增塑剂、填料。
增强剂和增韧剂都可能改变材料的强度。
增塑剂使⼤分⼦间作⽤⼒减少，降低了强度。
⼜由于链段运动能⼒增强，材料的冲击强度增加。
惰性填料只降低成本，强度也随之降低，⽽活性填料有增强作⽤。
6）结晶和取向。
结晶度增加，对提⾼拉伸强度、弯曲强度和弹性模量有好处。
高分子材料与工程专业实验
高分子材料与工程专业实验
高分子材料与工程专业实验是一门非常重要的课程，在高分子材料与工程专业中具有非常重要的地位。
该实验有助于学生对高分子材料的结构、性质和制备工艺等方面有更深入的了解，提高了学生的实验能力和科研素养。
本次实验主要是对高分子材料的物理性能和化学性质进行了研究。
在实验过程中，我们学习了高分子材料的分子结构、热力学性质以及物理性能等方面，并通过实验深入理解高分子材料的化学性质与应用。
首先，我们研究了高分子材料的分子结构。
在实验中，我们掌握了高分子材料中的主要聚合物与结构单元，了解了高分子聚合物的化学结构与功能之间的关系。
同样，我们也学到了高分子材料的聚集态形态，了解了通过聚合反应控制高分子材料聚集态的方法。
其次，我们深入研究了高分子材料的热力学性质。
在实验中，我们发现高分子的玻璃转变温度，了解了高分子材料在不同热力学状态下的特性，如玻璃化转变、熔化和分解等。
对于高分子材料的热力学性质有了更深入的理解，可以帮助我们更好的控制其性能。
最后，我们对高分子材料的物理性能进行了测试。
我们了解了高分子材料的物理性质包括拉伸强度、断裂伸长率、硬度以及抗冲击性等。
实验过程中，我们通过具体的
实验操作，掌握了如何确定高分子材料的基本力学性能，并掌握了相应的试验方法和测试技巧。
总之，高分子材料与工程专业实验是一门非常重要的课程，在实践中提高了我们的动手能力，培养了学生的探究精神和科研素养。
通过本次实验，我们深入了解了高分子材料的物理化学性质，更加清晰地了解了高分子材料的制备与应用，对我们的专业发展和未来研究具有非常重要的意义。
高分子材料的力学性能测试及其应用研究
高分子材料的力学性能测试及其应用研究高分子材料是一类重要的工程材料，主要用于纺织、建筑、电子、医药等领域。
高分子材料具有轻量、高强、高韧性、耐磨损、耐腐蚀等特点，因此广泛应用于各种领域。
在使用高分子材料的过程中，需要了解其力学性能，以便更好地设计、制造和使用。
本文将介绍高分子材料的力学性能测试方法和应用研究。
一、高分子材料的力学性能高分子材料的力学性能包括弹性性能、塑性性能和破坏性能。
其中弹性性能是指材料在受力后恢复原状的能力，主要包括弹性模量和泊松比。
塑性性能是指材料在受力后能够发生变形的能力，主要包括屈服强度和延伸率。
破坏性能是指材料在受到足够大的载荷后会发生破坏的能力，主要包括断裂韧性和破坏模式。
二、高分子材料的力学性能测试方法1、拉伸试验拉伸试验是最常用的高分子材料力学性能测试方法之一。
通过将试样拉伸至断裂点，测量其载荷与变形量的关系，可以得到材料的应力-应变曲线。
从应力-应变曲线中，可以计算出材料的弹性模量、屈服强度、断裂强度和断裂伸长率等重要参数。
拉伸试验可以使用单轴拉伸机、万能试验机等设备进行。
2、压缩试验压缩试验是评估材料抗压能力的一种方法。
该试验通常以轴向载荷进行，压缩试验结果可以用于确定材料的体积模量或多轴应力状态下的应变量。
根据材料应变分布的不同，可以得到不同的应力-应变曲线，从而得到压缩弹性模量和屈服应力等参数。
3、剪切试验剪切试验可以评估材料的剪切性能，通常使用剪切试验机进行。
在剪切试验中，试样被植入两个夹具中，夹具沿着对称面施加力，使试样发生沿切平面的剪切变形。
通过测量必要的载荷和位移，可以获得材料剪切应力和剪切应变，并从中得出剪切模量和剪切强度等重要参数。
4、冲击试验冲击试验是评估材料耐冲击能力的一种方法。
通常在低温下进行，使用冲击试验机施加冲击载荷，在断裂前测量材料的冲击强度和断裂韧性等参数。
这种试验可以评估大多数高分子材料的耐冲击性和脆性，在材料开发和制造中具有重要的应用价值。
高分子材料分析测试方法
质谱法
• 总结词：通过测量高分子材料的质荷比来分析其组成和结构。 • 详细描述：质谱法是一种常用的高分子材料分析方法，其原理是通过测量高分子材料的质荷比来分析其组成和
结构。该方法可以用于测定高分子材料的分子量、元素组成、支化度等参数，对于研究高分子材料的性能和加 工应用具有重要意义。 • 总结词：质谱法具有高精度、高灵敏度、无损等优点，在高分子材料分析中具有重要应用价值。 • 详细描述：质谱法通常需要使用专门的质谱仪器进行测试，测试过程中不会对高分子材料造成破坏，且具有较 高的测试精度和重复性。该方法在高分子材料研究、生产和质量控制等方面具有广泛应用前景。
总结词
通过电子显微镜观察高分子材料的表面形貌和微观结构。
详细描述
扫描电子显微镜法是一种直观的高分子材料分析测试方法，通过电子显微镜观察 高分子材料的表面形貌和微观结构，可以获得材料的形变、断裂、相分离等信息 。该方法对于研究高分子材料的性能和结构关系非常有用。
热分析法
总结词
通过测量高分子材料在不同温度下的物理性质变化，研究材料的热稳定性和热分解行为。
核磁共振法
详细描述
核磁共振法利用原子核的自旋 磁矩进行研究，适用于高分子 材料的碳-13核磁共振分析。 通过测量高分子材料中碳-13 原子核的共振频率和裂分情况 ，可以推断出高分子材料的分 子结构和序列信息。
高分子材料的物理分析案例
总结词
X射线衍射法
总结词
电子显微镜法
详细描述
X射线衍射法是一种物理分析方法，用于研究高分 子材料的晶体结构和相变行为。通过测量高分子 材料在X射线下的衍射角度和强度，可以确定其晶 体结构和晶格常数等参数。
02
化学分析方法
化学滴定法
高分子材料的力学性能研究
高分子材料的力学性能研究高分子材料是一类重要的工程材料，其力学性能的研究对于材料的开发与应用具有重要意义。
在研究中，力学性能包括材料的力学强度、刚度、延展性、韧性等方面。
下面将从不同角度探讨高分子材料的力学性能研究。
一、力学性能的测试为了研究高分子材料的力学性能，我们首先需要进行相应的测试。
常见的测试方法包括拉伸试验、压缩试验、弯曲试验等。
在拉伸试验中，材料被拉伸至断裂，通过测试设备记录载荷和位移等数据，从而得出材料的力学性能参数。
在压缩试验中，材料被加载至最大应变，同样通过测试设备获得相关数据。
弯曲试验则考察材料在承受弯曲荷载时的性能特点。
通过这些测试方法，我们可以获得高分子材料的弹性模量、屈服强度、断裂强度等力学性能参数。
二、高分子材料的力学行为高分子材料的力学行为与其分子结构密切相关。
传统的高分子材料通常呈现出线性弹性行为，即应变与应力成正比。
然而，随着研究的深入，我们发现了一些非线性行为的高分子材料。
例如，聚乙烯等高聚物在一定应力范围内表现出非线性弹性行为，即应力与应变并非呈线性关系。
这种行为可以通过流变学测试进行研究，并用相关的力学模型进行描述。
三、增强高分子材料的力学性能为了提高高分子材料的力学性能，我们可以采用多种方法。
一种常见的方法是添加填料，如纤维、颗粒等。
这些填料的加入可以提高材料的刚度和强度，并改善材料的热稳定性。
此外，涂层技术也可以用于增强高分子材料的力学性能。
通过在材料表面加上一层涂层，可以增加材料的硬度和耐磨性。
此外，改变高分子材料的分子结构、聚合度以及交联程度等也是提高力学性能的重要手段。
四、高分子材料力学性能研究的应用高分子材料的力学性能研究不仅对于简单的材料评估有帮助，也对于开发新型高分子材料及其应用具有重要意义。
在航空航天领域中，高分子材料的力学性能研究可以用于评估材料在高温和高压环境下的性能。
在汽车工业中，研究材料的刚度和韧性对于开发轻质高强度材料具有重要意义。
(整理)高分子材料拉伸试验
第二种类型：图一中曲线3，恒速拉伸下载荷随伸长而增加，达到极大值后材料发生脆性断裂。出现这类曲线的材料有聚本乙烯（PS），增强聚碳酸脂（GFPC）。
材料：聚氯乙烯
聚酯薄膜
实验条件：试验环境热塑性材料为25±2℃，热固性材料为25±5℃，相对湿度 为65±5﹪。
实验原理图：
图一： 高分子材料的三种载荷—伸长曲线
试样示意图：
图二：L=110；C=25+0.5; b=6.5+0.1; W=25;
R1=14; R2=25; G0=25+0.2; H=76;
拉伸强度试验是指在规定的试验温度湿度及试验速度下，沿试样纵轴方向上施加静态拉伸载荷，致使试样破损时单位面积上所承受的最大载荷力来衡量的。通过载荷力和试样受载荷作用下对应的标距间见的变化量，即可求出拉伸强度断裂伸长率和弹性模量的值。
实验设备：
PDL系列微控拉力实验机包括：主机、微电脑采集系统和打印机。
3、操作过程：
1）接通主机电源，打开“电源”开关，预热20分钟。
2）拨动上夹持器制动手柄夹紧挂轴，将试样的一端平正垂直地夹在上夹持器中，将移动座上的开合螺母手柄向上提起，使移动座与丝杠脱开，握住移动座操作纵手柄，使其停止上合适位置，将另一断平正地夹在下夹持器中，将伸长自动跟踪夹分别夹在25mm标距线上，再将上夹持器制动手柄恢复原位，使上夹持器能摆动，使其处于自由状态。
实验原理：
相对分子质量大于10000以上的有机化合物称为高分子材料，它是由许多小分子聚合而得到的，故又称为聚合物或高聚物。不同类别的高分子材料在拉伸过程中，其载荷—伸长曲线大致可分为三种类型，见图一。
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《高分子材料典型力学性能测试实验》实验报告
学号姓名专业班级
实验地点指导教师实验时间
在这一实验中将选取两种典型的高分子材料力学测试实验，即拉伸实验及冲
击试验作为介绍。
实验一：高分子材料拉伸实验
一、实验目的
（1）熟悉高分子材料拉伸性能测试标准条件、测试原理及其操作，了解测
试条件对测定结果的影响。
（2）通过应力—应变曲线，判断不同高分子材料的性能特征。
二、实验原理
在规定的实验温度、湿度和实验速率下，在标准试样（通常为哑铃形）的
两端沿轴向施加载荷直至拉断为止。
拉伸强度定义为断裂前试样承受最大载荷与试样的宽度和厚度的乘积的比值。
实验不仅可以测得拉伸强度，同时可得到断裂伸长率和拉伸模量。
玻璃态聚合物在拉伸时典型的应力-应变曲线如下：
是在较低温度下出现的不均匀拉伸，所以又称为冷拉。
将试样夹持在专用夹具上，对试样施加静态拉伸负荷，通过压力传感器、
形变测量装置以及计算机处理，测绘出试样在拉伸变形过程中的拉伸应力—应变曲线，计算出曲线上的特征点如试样直至断裂为止所承受的最大拉伸应力（拉伸强度）、试样断裂时的拉伸应力（拉伸断裂应力）、在拉伸应力－应变曲线上屈服
点处的应力（拉伸屈服应力）和试样断裂时标线间距离的增加量与初始标距之比（断裂伸长率，以百分数表示）。
所涉及的相关计算公式：
（1）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σt
σt 按式（1）计算：
（1）
式中σt—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负荷，N；
b—实验宽度，mm；d—试样厚度，mm。
（2）断裂伸长率εt εt 按式（2）计算：
式中εt——断裂伸长率，％；
（2）实验拉伸速度的选择：不同的材料由于尺寸效应不同，故应尽量减少缺陷和结构不均匀性对测定结果的影响，按国家标准规定的拉伸试样类型选择相应的实验速度。
四、实验仪器、用具及样条
（1）实验机：微机控制10 kN 电子万能试验机，试样的状态调节和实验环
境按GB2918 规定进行。
（2）游标卡尺
（3）实验样条：韧性及脆性材料按照规定注塑成型，Ⅰ型试样。
试样表面
应平整，无气泡、裂纹、分层及机械加工损伤等缺陷。
五、实验步骤
（1）准备两组标准试样（韧性、脆性）。
（2）测量试样中间平行部分的宽度和厚度，精确至0.01mm。
（3）熟悉万能试验机的面板、指示灯、显示窗等，进行实验参数设定。
（4）夹持试样，夹具夹持试样时，要使试样纵轴与上、下夹具中心连线相
拉伸实验结果中，图1和图2是相同材料PP在不同大小相同厚度的试样拉伸的结果，从中可以看出两个的力-位移曲线走位大致相同，但试样小的断裂伸长率大于试样大的断裂伸长率。
从图1和图3可以看出PP和PET两种不同材料在拉伸力学性能上截然不同。
PET的弹性模量、断裂模量、拉伸强度均大于PP，PET 的性能较韧，强度高；PP表现出相对软而韧的力学性质。
实验条件对拉伸性能的影响有：
1、温度增大，分子内活动加速，材料宏观性能明显变得软而韧，其拉伸强度降低而伸长率增大。
2、拉伸能速度直接影响材料抵抗外载荷的表现，拉伸速度增大，材料来不及发生变化而表现出相对脆性的断裂。
3、湿度对材料的影响类似于温度，断裂强度减小，伸长率增大。
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