高分子材料的结构和力学特性与材料力学试验机设计

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高分子材料力学特性的建模与分析

高分子材料力学特性的建模与分析

高分子材料力学特性的建模与分析引言:高分子材料是一类重要的工程材料,具有广泛的应用领域,如塑料、橡胶、纤维等。

了解高分子材料的力学特性对于设计和优化这些材料的性能至关重要。

本文将探讨高分子材料力学特性的建模与分析方法,旨在为相关研究提供一些参考。

一、高分子材料力学特性的基本概念高分子材料力学特性包括弹性模量、屈服强度、断裂韧性等。

弹性模量是材料在受力后恢复原状的能力,屈服强度是材料开始发生塑性变形的临界点,而断裂韧性则是材料抵抗断裂的能力。

这些力学特性的理解对于材料的设计和使用至关重要。

二、高分子材料力学特性的建模方法1. 分子动力学模拟分子动力学模拟是一种基于原子尺度的模拟方法,可以模拟高分子材料的力学行为。

通过模拟原子之间的相互作用,可以得到材料的力学特性。

这种方法可以提供详细的原子级别信息,但计算成本较高。

2. 连续介质力学模型连续介质力学模型是一种将高分子材料看作连续介质的模拟方法。

通过建立微分方程描述材料的力学行为,可以得到材料的宏观力学特性。

这种方法计算成本相对较低,适用于大规模材料的建模与分析。

三、高分子材料力学特性的分析方法1. 实验测试实验测试是获取高分子材料力学特性的重要方法。

通过拉伸试验、压缩试验、剪切试验等可以得到材料的力学性能数据。

实验测试可以直接得到材料的宏观力学特性,但需要大量的样品和设备。

2. 数值模拟数值模拟是一种通过计算机模拟高分子材料的力学行为的方法。

通过建立合适的数学模型和边界条件,可以计算材料的力学特性。

数值模拟可以预测材料的力学性能,为材料设计提供指导。

四、高分子材料力学特性的应用高分子材料力学特性的建模与分析对于材料设计和工程应用有着重要的意义。

例如,在汽车工业中,通过分析高分子材料的力学特性,可以设计出更轻、更强的材料,提高汽车的燃油效率和安全性能。

在航空航天领域,高分子材料的力学特性分析可以帮助设计更轻、更耐用的航空器件。

结论:高分子材料力学特性的建模与分析是一项复杂而重要的研究工作。

高分子材料的力学性能与结构研究

高分子材料的力学性能与结构研究

高分子材料的力学性能与结构研究一、引言高分子材料是由重复单元组成的巨大分子量的材料,具有轻质、高强度、耐磨、耐腐蚀等特点,在现代工业中广泛应用。

研究高分子材料的力学性能与结构对于材料的设计和应用至关重要。

二、高分子材料的结构高分子材料的结构决定了其力学性能。

一般来说,高分子材料可以分为线形聚合物、支化聚合物和交联聚合物三种结构类型。

线形聚合物由简单的聚合物链组成,具有良好的拉伸性能;支化聚合物在分子主链上具有支链结构,使得材料具有较高的强度和耐热性能;交联聚合物由交联点连接的多个聚合物链组成,具有较高的刚性和强度。

三、高分子材料的力学性能高分子材料的力学性能主要包括强度、韧性、刚度和耐磨性等指标。

强度是指材料抵抗外力而发生破坏的能力,与材料分子间键的强度相关;韧性是指材料在外力作用下的变形能力,与材料的分子链片段长度和交联程度有关;刚度是材料对外力作用的抵抗能力,与分子间键的刚度及聚合物链的长度有关;耐磨性是材料抵抗磨损的能力,与分子链的排列方式和分子链的侧基结构有关。

四、高分子材料的改性研究为了改善高分子材料的力学性能,研究者通过改性手段对其结构进行调控。

一种常见的改性方法是添加填料,如纳米颗粒、纤维等。

填料可以改善材料的刚度、强度和耐磨性,但也会降低材料的韧性。

此外,研究者还可以通过交联或支化等方法调控高分子材料的结构,以增加其强度和耐磨性。

五、高分子材料的力学性能测试为了评估高分子材料的力学性能,需要进行一系列的测试。

其中,拉伸试验是最常用的测试方法之一,可以得到材料的应力-应变曲线,进而计算出材料的强度、韧性和刚度等指标。

除此之外,还可以进行硬度测试、冲击测试等来评估材料的抗破坏能力。

这些测试结果对于材料的设计和应用具有指导意义。

六、高分子材料的力学性能与结构关系高分子材料的力学性能与其结构之间存在着密切的关系。

例如,线形聚合物通常具有较好的拉伸性能,而具有支链或交联结构的聚合物则更加坚硬和耐磨。

高分子材料的机械性能模拟与分析

高分子材料的机械性能模拟与分析

高分子材料的机械性能模拟与分析高分子材料是一类特殊的材料,具有重要的应用价值和研究意义。

在材料科学领域,对高分子材料的机械性能模拟与分析成为一项重要的研究内容。

通过对高分子材料的力学性质进行模拟与分析,可以更好地理解其力学行为、设计合理的高分子材料以及预测材料的性能。

首先,机械性能模拟与分析的基础是建立高分子材料的力学模型。

高分子材料的本质是由连续的高分子链组成的,因此,在模拟与分析时需要考虑到高分子链的特性。

一种常用的方法是通过分子动力学模拟来揭示高分子链的力学行为。

分子动力学模拟是一种数值计算方法,通过化学键、原子、分子等基元之间的相互作用来计算系统的运动轨迹和力学参数。

基于分子动力学模拟的高分子链力学行为研究,可以揭示高分子材料的力学特性,例如弹性模量、屈服强度、断裂韧性等。

其次,高分子材料的机械性能模拟与分析也需要结合实验验证。

模拟结果仅仅是基于理论和假设得出的,与实际情况可能存在差异。

因此,通过实验验证模拟结果的准确性十分重要。

实验方法包括拉伸实验、压缩实验、弯曲实验等。

通过对高分子材料在不同应力条件下的实验研究,可以对模拟结果进行校准和验证,从而提高模拟的准确性。

在具体的分析过程中,我们需要考虑高分子材料的结构和处理方式对机械性能的影响。

如何通过改变高分子材料的结构和处理方式来调控材料的机械性能是一个关键问题。

例如,聚合度、分子量、分子链的排列方式等因素都会对高分子材料的力学性能产生重要影响。

通过对不同结构和处理方式下高分子材料的模拟与分析,可以揭示这些影响机制,并为材料的设计与合成提供指导。

此外,高分子材料的机械性能模拟与分析还需要考虑环境条件对材料性能的影响。

高分子材料在不同环境条件下表现出不同的力学性能。

例如,高温、湿度等环境条件对高分子材料的强度、韧性等性能产生显著影响。

在模拟与分析过程中,需要对不同环境条件下材料的性能进行模拟和分析,以便更好地预测材料的实际使用性能。

总之,高分子材料的机械性能模拟与分析是一个复杂而且具有挑战性的研究领域。

高分子材料的结构与力学性能研究

高分子材料的结构与力学性能研究

高分子材料的结构与力学性能研究高分子材料是一类重要的工程材料,具有广泛的应用领域。

它们的性能很大程度上取决于其结构与力学性能之间的关系。

因此,对高分子材料的结构与力学性能进行深入研究是十分必要的。

一、高分子材料的结构高分子材料的结构是指其中分子的组成和排列方式。

其主要由聚合物链的排列方式、分子量分布以及分子内外力结构等因素决定。

首先,聚合物链的排列方式对高分子材料的性能有显著影响。

一种常见的排列方式是线性结构,即聚合物链呈直线排列。

这种结构能够使高分子材料更加柔软、可拉伸,并具有较高的延展性。

相反,如果聚合物链呈无规则状或高度交织状排列,则高分子材料的强度和硬度会明显提升。

其次,分子量分布也是高分子结构的重要方面。

分子量分布越广,高分子材料的性能越稳定。

这是因为分子量越大,高分子材料的强度和硬度越高。

然而,如果分子量分布过窄,容易导致性能不均匀,从而影响材料的应用。

最后,分子内外力结构对高分子材料的结构和性能同样起着关键作用。

分子内的键长、键角和二面角等结构参数决定了高分子材料的刚性和柔软性。

而分子之间的力结构包括范德华力、静电力和氢键等,可以影响材料的粘合性和熔融性。

二、高分子材料的力学性能高分子材料的力学性能包括强度、硬度、韧性以及流变性等方面。

这些性能与材料的结构密切相关。

首先,强度是衡量材料抵抗外力破坏能力的重要指标。

高分子材料的强度主要取决于其内部的结构以及分子内外的各种力作用。

一般来说,高分子材料强度较低,但具有较好的拉伸性能和延展性。

其次,硬度是衡量材料抵抗表面刮擦、磨损和压缩的能力。

高分子材料的硬度主要由分子链的排列方式和分子量分布来决定。

线性排列和较窄的分子量分布会导致高分子材料较好的硬度。

韧性是衡量材料断裂前出现塑性变形的能力。

高分子材料的韧性与其延展性有关,而延展性又与聚合物链的排列方式和分子结构有关。

流变性是指高分子材料在外力作用下的变形行为。

它与材料的粘弹性和塑性变形有关。

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。

高分子材料典型力学性能测试实验

高分子材料典型力学性能测试实验

《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:1)弹性形变。

在Y 点之前,应力随应变正比增加,从直线斜率可以求出杨(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σtσt 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,%;G0——试样原始标距,mm;G——试样断裂时标线间距离,mm。

(3)模量:拉伸模量通常由拉伸初始阶段的应力与应变比例按式(3)计算:E=σ/ε(3)各种不同类聚合物对应不同应力-应变曲线,主要有5 种不同类型:软而弱、硬而脆、硬而强、软而韧、硬而韧。

一般判断规则:硬与软从模量比较;强与弱从屈服应力比较;脆与韧则可从断裂伸长率或断裂功比较。

实际聚合物材料通常只是典型应力-应变曲线的一部分或者变异,而且应力-应变试验所得的数据也与温度、湿度、拉伸速度有关。

三、实验材料(1)实验原料:韧性材料(HDPE 或PP 或PBS)、脆性材料(PS 或PLA)。

(2)试样的制备方法:注塑成型。

(3)试样的形状及尺寸:Ⅰ型,如图1-1 及表1-1 所示。

高分子材料的力学性能测试及其分子结构的研究

高分子材料的力学性能测试及其分子结构的研究

高分子材料的力学性能测试及其分子结构的研究高分子材料在当今的各种工业领域中占有重要的地位。

但是,高分子材料本身的性质与其他材料有很大的不同,其力学性能往往受到分子结构的影响。

因此,对高分子材料的力学性能测试和分子结构研究具有重要意义。

一、高分子材料的力学性能测试高分子材料的力学性能测试通常包括拉伸、压缩、弯曲、剪切、冲击等多种测试方法,其中最常用的是拉伸测试。

拉伸测试一般采用拉伸试验机,在试验机上悬挂高分子材料标本,并施加一定的拉力,测量其在不同拉伸程度下的应力和应变关系。

高分子材料的力学性能往往受到其分子结构的影响。

例如,聚乙烯和聚丙烯都是线性聚合物,具有相似的分子结构,但是聚乙烯的力学性能远高于聚丙烯。

这是因为聚乙烯分子链较长,分子链之间的力量相对较强,能够承受更大的外力,从而具有更高的强度和硬度。

二、高分子材料的分子结构研究高分子材料的分子结构研究包括分子量、分子量分布、分子取向、晶体结构等多个方面。

分子量是高分子材料重要的结构参数之一,它可以通过凝胶渗透色谱法、光散射法、静电荧光法等多种方法进行测量。

分子量分布则可以通过分子量分布曲线和聚集态系数来反映不同分子量的含量和形态。

分子取向与晶体结构是高分子材料的另外两个关键结构参数。

高分子分子链往往具有在流动过程中自组织成特定取向的趋势,这种取向可以通过拉伸试验、转移测量、各向异性偏振红外光谱等方法来评估。

晶体结构则是高分子材料在结晶过程中形成的有序分子排列,可以通过X射线衍射、拉伸量程变形等方法来研究。

三、高分子材料力学性能与分子结构的关系研究高分子材料的力学性能与其分子结构有密切的关系,其中最为重要的是分子量和分子取向。

分子量越大,分子链越长,力学性能越好。

分子链取向度越高,高分子材料抗拉强度越高,但抗压性能和抗剪切性能下降。

此外,高分子材料的分子取向和晶体结构也会影响其传热性能。

对于高分子材料在流动过程中形成的取向结构,其传热强度和方向也与分子取向的方向和强度有关。

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。

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高分子材料的结构和力学特性与材料力学试验机设计郑州大学材料科学与工程学院王经武宫瑾
[摘要]简要论述了高分子材料的化学结构、高分子的聚集态结构、高分子的分子运动、高分子材料的力学状态及高分子材料力学性能的特点,提出了材料力学试验机设计的一些想法。

[关键词]高分子材料、结构、力学性能、试验机、设计
合成有机高分子材料及以其为基体的高分子复合材料,虽然生产和应用的历史比较短,
但已在工业、农业、交通运输、国防建设、人们的物质和文化生活等领域广泛应用,已成为国民经济和高新技术的重要支柱,并以比较高的速度发展。

之所以如此,就在于这一类材料具有独特的结构、分子运动、力学状态和性能。

一.高分子材料的结构和力学特性
1.高分子材料结构的特点
从化学结构来看,高分子材料有与金属、无机非金属材料相同的,即也是通过化学键
将原子或离子连接在一起构成分子的,但与金属、无机非金属材料有突出的差别:其一,高分子的分子量相当大,一般呈长、径比极其悬殊的长链状,有的还带有支链,还有一些高分子呈星形、梯形、螺构形、树形等;其二,一般的合成高分子,也有一些天然高分子,分子量是不均一的,其大小呈一定类型、一定宽度的分布;其三,化学结构复杂、多变。

如聚氯乙烯(PVC),高分子链不一定全是氯乙烯单体单元键接构成的,中间可能有“杂结构”;将
氯乙烯单体单元带氯原子的一端叫“头”,另一端叫“尾”,键接成高分子链时不一定全是头
-尾、头-尾键接,还可能有头-头、尾-尾键接。

正是由于化学结构的特殊性,也带来分子聚集态结构的一些特殊性。

从高分子的聚集态结构来看,高分子材料有与金属、无机非金属材料相同的,如都有结
晶态、非结晶态等,但还有非常显著的特殊性:其一,一些高分子材料制品呈取向态聚集态结构,赋予了能满足使用要求的性能,如纤维、打包带、捆扎用的撕裂膜以及塑料薄膜、塑料瓶、塑料桶等。

一般的非取向态高分子材料在合适条件下拉伸时,也可以由非取向态聚集态结构转变为取向态聚集态结构。

取向单元可以是大分子和/或链段和/或微晶的某一晶轴或某一晶面;其二,结晶聚合物一般都是晶区、非晶区两相共存,不会是100%的高分子都排入晶格,有“结晶度”这一概念。

结晶结构的完整程度比小分子晶体的差,结晶结构完整程度分散性大,结晶形态多样,其中伸直链晶体、串晶、柱晶、纤维晶、捆束晶等都是小分子晶体不具有的。

小分子晶体晶格结点上排布的是分子或离子或原子,高分子晶体除极个别的本文版权归新三思集团公司及作者本人所有,转载必究。

外,晶格结点上排布的不是一个个高分子,而是某种周期性重复的结构单元,晶胞结构具有显著的各向异性,只有6 种晶系。

晶体之间有分子链相互连接;其三,非结晶聚合物中高分子排列的局部有序程度比非结晶小分子物质的大一些。

正是由于结构上的这些特点,决定了高分子分子运动的一些特殊性。

2.高分子分子运动的特点
高分子的运动单元具有多重性:微晶、高分子、链段、曲柄、链节、支链、侧基、键长、键角等。

在外力的作用下,通过高分子一些运动单元的转动、移动(重排运动)等热运动,所发
生的形变一般不主要是键长、键角或/和分子之间距离的变化贡献的,而是高分子构象状态(空间形态)变化贡献的。

高分子的分子运动具有比较强的时间依赖性。

在同一温度下,大小不同的运动单元完成
某种形式的运动所需要的时间,即松弛时间不同,可以说松弛时间是一个连续分布,因此,外力场作用速度不同,或作用时间不同,发生运动的运动单元类型可能不同,形变的性质、形变量的大小就可能不同。

高分子的分子运动具有比较强的温度依赖性。

总体讲,随着温度升高,松弛时间缩短。

但大小不同的运动单元松弛时间与温度的关系不同。

高分子的分子运动具有时-温等效性,即某种运动单元的某种形式的运动,可以在较高
的温度下较短的时间内观察到,也可以在较低的温度下较长的时间内观察到,升高温度与延长时间对于高分子的分子运动是等效的。

3.高分子材料力学状态的特点
高分子材料有与金属、无机非金属材料相同的力学状态,如结晶的高分子材料可能呈现
结晶态、粘流态,非结晶的高分子材料可能呈现玻璃态、粘流态,但高分子材料可能呈现金属、无机非金属材料不可能呈现的一种特殊的力学状态――高弹态。

高分子材料的转变也比较复杂,除了有与金属、无机非金属材料基本相同的一些转变外,还有玻璃态到高弹态、结晶态到高弹态、高弹态到粘流态的转变。

4.高分子材料力学性能的特点
呈现结晶态、玻璃态的高分子材料,在一定温度下受到拉伸力作用时,在比例极限点之
前产生普弹形变,和金属、无机非金属材料一样属于能弹性。

过了比例极限点,分子运动机理就发生了变化,形变性质也发生了变化。

继续拉伸,也会产生屈服等大的塑性形变,但高分子材料的塑性形变是表观的,当加热到接近玻璃化转变温度或熔点温度时,大形变会逐渐消失,所以,这种表观的塑性形变称为强迫高弹形变。

能够发生强迫高弹形变的性能称为强迫高弹性。

从结构上看,由非取向的聚集态结构转变为取向的聚集态结构,结晶的高分子材料还会发生结晶的熔融再结晶。

高分子的构象发生了很大的变化,体系的熵减小,回弹力主要是熵变贡献的,所以,强迫高弹性的实质是熵弹性。

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室温下呈现高弹态的高分子材料,就是通常使用的橡胶以及热塑性弹性体,其特征性的
力学性能就是高分子材料独具的高弹性,实质是熵弹性。

与能弹性相比最明显的特点:其一,弹性模量随温度的升高不是减小而是提高;其二,拉伸时放热。

呈现结晶态或玻璃态或高弹态的高分子材料的屈服,有的有明显的屈服点,即在应力-
应变曲线上出现应变增加应力稍有降低或基本不变;有的无明显的屈服点,即应力-应变曲线出现拐折,拐折前应力增加的快应变增加的慢,拐折后应力增加的慢应变增加的快。

呈现粘流态的高分子材料,在一般的流动条件下不服从牛顿流动定律,而是假塑性流体
的流变行为,随着剪切速率的增大表观粘度减小,在总的流动形变中往往伴随有一定量的高弹形变。

高分子材料的力学性能也具有时-温等效性。

即高分子材料的一种力学松弛行为(力学
性能随时间的变化)可以在较高的温度下较短的时间内观察到,也可以在较低的温度下较长的时间内观察到,升高温度与延长观测时间是等效的。

二.材料力学试验机设计
关于材料力学试验机的设计,笔者懂得甚少,仅结合使用中的感想提出一些粗浅想法。

用于材料力学性能测试的试验机,设计时既要依据国家及国际的有关标准,又要尽可能
考虑科研工作中一些非标准的测试。

例如,有的材料有屈服现象但无明显的屈服点,也应能准确的给出屈服应力、屈服应变。

又如,现在用的是工程应力、工程应变,给出的是工程应力-应变曲线,对于应变量小的还可以,有关标准也是这样规定的,但对于相当大应变的,用工程应力、工程应变与实际的偏差就太大了,应该用真应力、真应变以及真应力-真应变
曲线。

我们在教学时也是这样给学生讲的。

如果对于易产生大形变的材料测试时能给出真应力、真应变以及真应力-真应变曲线就太好了。

不过,做起来有相当大的难度。

用于高分子材料力学性能测试的试验机,设计时要尽可能考虑高分子材料结构、分子运动、力学性能的特殊性,增加一些功能。

例如,试验机的框架要高一些。

因为我们现在用的试验机,已经达到最大行程了有的试样还没拉断。

又如,拉伸弹性模量测得准大形变也能测得准的功能;测定比例极限应力、比例极限应变的功能等。

学校用的力学性能测试的试验机,设计时要尽可能考虑操作简便、软硬件保护功能好。

因为学校用的力学性能测试的试验机既要服务于科研,又要服务于教学,多人操作,尤其是常会有新手上机,曾出现过传感器被顶坏、把软件捣瘫痪等事故。

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