聚合物的屈服和断裂1.ppt

各种情况下的应力-应变曲线 (b) Different strain rate (c) Composition of Polymers 物质结构组成 (d) Crystallization 结晶 (e) The Size of Spherulites 球晶大小 (f) The Degree of Crystallization 结晶度 §8.1.2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”。 玻璃态聚合物的拉伸与结晶聚合物的拉伸相似之处：即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”。 两种拉伸过程又有区别： 即产生冷拉的温度范围不同，玻璃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；另一差别在于玻璃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。 § 8. 2聚合物的塑性和屈服The plasticity and yielding of polymer Strain softening 应变软化 § 8.2.1 细颈 Necking Necking 颈缩现象 工程应力和真应力Engineering stress and true stress Considère 作图法: 2. 剪切屈服现象、机理及判据 斜截面A? 抵抗外力的方式 切应力双生互等定律 银纹方向和分子链方向 银纹和剪切带均有分子链取向，吸收能量，呈现屈服现象 细颈、剪切带和银纹比较 1. 脆性断裂与韧性断裂 2.材料的断裂方式分析 在断裂时三种方式兼而有之，通常聚合物理论断裂强度在几千MPa，而实际只有几十Mpa 。WHY？ polymer based concrete containing spherical inorganic particles Comparing of brittle and ductile fractures（分析判断） 脆韧转变温度 Tb 断裂应力和屈服应力谁对应变速率更敏感？ 脆性断裂和韧性断裂判断 Example – PC聚碳酸酯 Example – PMMA聚甲基丙烯酸甲酯 The influence on Tb 无限大平板中椭圆形裂缝的应力集中 公式表达 Griffith crack theory 断裂理论 临界应力强度K1c和应力强度因子K1 Discussion Exercise § 8.4.1聚合物的拉伸强度 Tensile strength 2.影响拉伸强度的因素 A、考虑分子结构因素 B、考虑外界因素 Polymers with different properties § 8.4.2 增强 Reinforcement （1）活性粒子增强 （2）纤维增强 （3）液晶原位增强 § 8.5 聚合物的韧性与增韧 Pendulum machine 摆锤冲击机 § 8.5.2 影响冲击强度的因素 Discussion 外界因素 § 8.5.3 聚合物的增韧 橡胶增韧塑料的增韧机理 （2）刚性粒子增韧 (1) 橡胶增韧塑料 橡胶增韧塑料 e.g　PVC＋CPE，PP＋EPDM 增韧效果取决于分散相相畴大小和界面粘接力,即两者相容性. 银纹机理：橡胶粒子作为应力集中物诱发基体产生银纹而吸收能量。（一般脆性聚合物增韧为此机理，如：PS/SBS，PMMA/ACR） 银纹—剪切带机理：橡胶粒子作为应力集中物,在外力作用下诱发大量银纹和剪切带,吸收能量.橡胶粒子和剪切带控制和终止银纹。 三轴应力空化机理:基体与分散相界面呈现脱离状态,在外力作用下发生三轴应力致使分散相粒子周围空化而吸收能量。 刚性有机粒子增韧：拉伸时，由于基体与分散相之间的模量和泊松比差别致使基体对刚性粒子产生赤道面上的强压力而发生脆韧—转变，刚性粒子发生“冷流”而吸收能量。 e.g PC/MBS 刚性无机粒子增韧:刚性粒子促使基体在断裂过程中产生塑性变形吸收能量. e.g PVC+CaCO3 刚性粒子增韧的条件是:基体必须具有一定韧性. § 8.6疲劳 疲劳：是材料或构件在周期应力作用下断裂或失效的现象。 其型的疲劳曲线S－N曲线：S是σmax，N是材料破坏时的应力循环次数（疲劳寿命） 作业：1、2、3、6、7、10 拉伸强度，冲击强度，扬氏模量，脆性断裂，韧性断裂，剪切带银纹。 Thank you ! e.g. PA, 60 MPa PPO, 70 MPa 理论值与实验结果相差原因 样条存在缺陷 应力集中 fatig