实验1 高分子材料拉伸强度及断裂伸长率测定
一、实验目的
通过实验了解聚合物材料应力—应变曲线特点、试验速度对应力—应变曲线的影响、拉伸强度及断裂伸长率的意义，熟悉它们的测试方法；并通过测试应力—应变曲线来判断不同聚合物的力学性能。
二、实验原理
为了评价聚合物材料的力学性能，通常用等速施力下所获得的应力—应变曲线来进行描述。所谓应力是指拉伸力引起的在试样内部单位截面上产生的内力；而应变是指试样在外力作用下发生形变时，相对其原尺寸的相对形变量。不同种类聚合物有不同的应力—应变曲线。
等速条件下，无定形聚合物典型的应力—应变曲线如图1所示。图中的α点为弹性极限，σα为弹性（比例）极限强度，εα为弹性极限伸长。在α点前，应力—应变服从虎克定律：
σ=?ε
式中
σ——应力，MPa；
ε——应变，%；
Ε——弹性（杨氏）模量（曲线的斜率），MP 。
曲线斜率E反映材料的硬性。Y称屈服点，对应的σy和εy称屈服强度和屈服伸长。材
料屈服后，可在t点处，也可在t′点处断裂。因而视情况，材料断裂强度可大于或小于屈服强度。εt（或εt′）称断裂伸长率，反映材料的延伸性。
从曲线的形状以及σt和εt的大小，可以看出材料的性能，并借以判断它的应用范围。如从σt的大小，可以判断材料的强与弱；而从εt的大小，更正确地讲是从曲线下的面积大
小，可判断材料的脆性与韧性。从微观结构看，在外力的作用下，聚合物产生大分子链的运动，包括分子内的键长、键角变化，分子链段的运动，以及分子间的相对位移。沿力方向的整体运动（伸长）是通过上述各种运动来达到的。由键长、键角产生的形变较小（普弹形变），而链段运动和分子间的相对位移（塑性流动）产生的形变较大。材料在拉伸到破坏时，链段运动或分子位移基本上仍不能发生，或只是很小，此时材料就脆。若达到一定负荷，可以克服链段运动及分子位移所需要的能量，这些运动就能发生，形变就大，材料就韧。如果要使材料产生链段运动用分子位移所需要的负荷较大，材料就较强及硬。
图1 无定形聚合物的应力—应变曲线图2 结晶型聚合物的应力—应变曲线
结晶性高聚物的应力—应变曲线分三个区域，如图2所示。
（1）OC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。。
（2）微晶在c点以后将出现取向或熔解，然后沿力场方向进行重排或重结晶，故σc称
重结晶强度，它同时也是材料“屈服”的反映。从宏观上看，材料在c点将出现细颈，出现细颈现象的本质是分子在该处发生取向结晶，使该处强度增大。随着拉伸的进行，细颈不断发展，至d点细颈发展完全，此阶段应力几乎不变，而变形增加很大。
（3）dt段被均匀拉细后的试样，分子进一步取向，应力随应变的增大而增大，直到断裂点t，试样被拉断，t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。
对于结晶聚合物，当结晶度非常高时（尤其当晶相为大的球晶时），会出现聚合物脆性断裂的特征。总之，当聚合物的结晶度增加时，模量将增加，屈服强度和断裂强度也增加，但屈服形变和断裂形变却减小。
聚合物晶相的形态和尺寸对材料的性能影响也很大。同样的结晶度，如果晶相是由很大的球晶组成，则材料表现出低强度、高脆性倾向。如果晶相是由很多的微晶组成，则材料的性能有相反的特征。
另外，聚合物分子链间的化学交联对材料的力学性能也有很大的影响。这是因为有化学交联时，聚合物分子链之间不可能发生滑移，粘流态消失。当交联密度增加时，对于T g以上的橡胶态聚合物来说，其抗张强度增加，模量增加，断裂伸长率下降。交联度很高时，聚合物成为三维网状链的刚硬结构。因此，只有在适当的交联度时抗张强度才有最大值。
综上所述，材料的组成、化学结构及聚集态结构都会对应力与应变产生影响。即使是同一品种，由于它们的交联度、结晶度、增塑剂含量及分子量的大小不同而表现出不同的结果。另，不同的测定条件（试验温度和试验速度）对聚合物应力—应变曲线也有很大的影响。塑料属于粘弹性材料，它的力学松弛过程不仅与试验温度有关，且与时间即试验速度有关。当升高温度时，分子链段的热运动增加，松弛过程进行得较快，在拉伸试验中就表现出较大的变形和较低的强度。而当减慢拉伸速度时，使外力作用时间延长，即松弛过程进行得较快，在拉伸试验中就表现出较大的变形和较低的强度。但不同的塑料其影响程度不同。
归纳各种不同类聚合物的应力—应变曲线，主要有以下5种类型，如图3所示。
应力—应变实验所得的数据也与温度、湿度、拉伸速度有关。因此，应规定一定的测试条件。
图3 5种类型聚合物的应力—应变曲线
（a）软而弱；（b）硬而脆；（c）硬而强；（d）软而韧；（e）硬而韧
三、实验仪器、用具及试样
1、采用承德精密试验机有限公司生产的WDT-20KN电子式万能材料试验机。电子式万能材料试验机整机示意图见图4。
2、游标卡尺一把。
3、高密度聚乙烯（HDPE）、聚丙烯（PP）、无定形聚苯乙烯（PS）标准试样，拉伸样条的形状（双铲型）如图5所示。试样表面应平整，无气泡、裂纹、分层及机械加工损伤等缺陷。
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——试样有效距离，50±0.5mm；
h——试样端部宽度，20±0.2mm；
R——半径，60mm。
图4 电子式万能材料试验机整机示意图
四、实验步骤
准备两组试样，每组三种样条（HDPE、PP、PS或SBS/PS），每组的拉伸速度不同：A 组25mm/min，B组50mm/min。
1、熟悉万能试验机的结构，操作规程和注意事项。万能试验机操作面板见图6。
图6 万能试验机操作面板
A、显示窗
“负荷”显示窗显示负荷值；“变形”显示窗显示变形值；“速度”显示窗显示当前横梁位移速度值；
B、指示灯
“拉伸”、“压缩”、“弯曲”等指示灯指示试验类型；“运行”指示灯在试验过程中闪烁；“等待”指示灯在试验结束后等待继续实验时闪烁，在待机状态与实验过程中不亮；“电机告警”指示灯指示电机告警状态；“上升”与“下降”指示横梁位移方向；“上限位”与“下限位”指示限位开关状态；“过载保护”与“撞车保护”指示横梁负荷保护状态。
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。试样应编号，标出有效距离50mm和夹具间距离115mm。
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：25或50mm/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、断裂点、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，将样品在上下夹具上夹牢。夹试样时，应使试样的中心线与上下夹具中心线一致。
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，集中精神听指导老师讲解，操作试验机时，认真细致，注意安全。
2、夹具安装应注意上下垂直在同一平面上，防止实验过程中试样性能受到额外剪切力的影响。
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的原因（包括变形情况，表面及颜色变化，断裂情况及断面情况等）。
5、根据实验测定的应力—应变曲线，评价测试材料（HDPE、PP、PS或SBS/PS）的屈服强度，断裂强度和断裂伸长率等表征参数，判断材料的强弱、软硬、韧脆，说明材料的大致用途，并简要分析不同的高聚物，不同的测定条件，对测试结果的影响。
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：
试样名称实验温度湿度日期
试样编号样品
宽度
b/mm
样品
厚度
d/mm
样品
面积
/mm
拉伸
速度
mm/min
拉伸
强度
MPa
屈服
载荷
MPa
断裂
载荷
MPa
断裂
伸长
率/%
备注
思考题
1、如何根据聚合物材料的应力—应变曲线来判断材料的性能？
2、在拉伸实验中，如何测定模量？
3、拉伸强度与断裂伸长率会随拉伸速度的改变而变化吗？为什么？
4、结晶聚合物（如PE）与无定形聚合物（如PS）的应力—应变曲线有何不同？塑料与橡胶呢？
实验2 塑料冲击强度实验
一、实验目的
1、加深对塑料冲击强度概念的理解；
2、熟悉聚合物的冲击强度测试原理，掌握简支梁冲击试验机的操作方法及其结果处理；
3、了解测试条件对结果的影响。
二、实验原理
冲击实验是在冲击负荷的作用下测定材料的冲击强度。在实验中对高聚物试样施加一次冲击负荷使试样破坏，记录下试样破坏时或过程中试样单位面积所吸收的能量，即得到冲击强度。冲击强度是高分子材料的一项很重要的性能指标，可评价材料的抗冲击能力，判断其脆性和韧性程度。
冲击实验的方法很多，根据试样的受力状态不同，可分为摆锤式弯曲冲击（简支梁冲击GB1043和悬臂梁冲击GB1843）、拉伸冲击和剪切冲击，本实验采用简支梁冲击GB1043方法，工作原理如下图1所示。
图1 简支梁冲击实验工作原理示意图
实验设备为简支梁冲击试验机（如原理图），本试验机的基本构造由机身、试样支座、冲击摆、测量装置及操纵机构五部分组成。其基本原理是把摆锤抬高置挂于机架的扬臂上以后，此时扬角为α，如图所示，它便获得了一定的位能。当摆锤自由落下，则位能转化为动能将试样冲断。冲断试样后，摆锤仍以剩余能量升到其一高度，升角为β，在整个冲击试验过程中，按照能量守恒定律，试样所消耗冲击能量按下式计算：
E = Pd(cosβ-cosα)
式中：Pd —冲击摆摆力矩（常数）
α— 冲击摆摆锤扬角 β— 冲击实验后摆锤升起的角度
本实验机中由于摆的冲击常数Pd 、冲击前摆锤扬角均为常数，因此只要测出冲断试样后的摆锤升角，即可根据上述公式计算出试样冲断时所消耗的能量来，本实验机刻度盘的刻度就是根据上述原理进行计算的，因此我们实验时就可以直接从刻度盘中读出冲击能量。注意，本公式只适用于最大冲击能量大于5焦耳。
三、实验设备、用具及试样
1、 实验设备
（1）XJJ-5简支梁冲击试验机，本试验机的基本构造如下图2所示：
图2 简支梁冲击试验机结构图
（2）游标卡尺 2、 试样
试样材料可采用PP 、PE 、PS 、PVC 等，试样类型及尺寸，缺口类型及尺寸参照GB/1043-93执行。
表1 试样类型和试样尺寸以及相应的支撑线间的距离 单位：mm
试样
类型
长度l
宽度b 厚度 d 支撑线间距离 基本尺
寸 极限偏差 基本尺寸 极限偏差 基本尺寸 极限偏差 1 80 ±2 10 ±0.5 4 ±0.2 60 2 50 ±1 6 ±0.5 4 ±0.2 40 3 120 ±2 15 ±0.5 10 ±0.5 70 4
125 ±2
15
±0.5
13
±0.5
95
表2 试样缺口类型和缺口尺寸 单位：mm
试样类
缺口类
缺口剩
缺口底部圆弧半径
缺口宽度n
型 型
余厚度d k
r
基本尺寸 极限偏差 基本尺寸 极限偏差 1~4 A B 0.8d 0.25 1.0 ±0.05 1、3 2
C C
2/3d
≤0.1
2 0.8
±0.2 ±0.1
注：A 型、B 型、C 型缺口的形状见图1和图 2 。
四、实验步骤
1、试样准备及处理
（1）按标准GB/1043-93要求,用注射成型方法制备冲击试样。试样表面平整、无气泡、裂纹、分层和明显杂质，缺口试样缺口处应无毛剌。
（2）测量试样中间部位的宽和厚，准确至0.05毫米，缺口试样测量缺口的剩余厚度。 （3）每组试样不少于五个GB/1043-93。 2、测试
（1）根据试样的冲击韧性，选用适当的冲击摆（11），并使试样所吸收的能量在冲击摆总能量的10%~85%范围内。
（2）根据试样的类型，选用相应的钳口（5），用对中样板按标准规定调节好跨度（支撑线间距离）。
（3）放好试样，试样宽面紧贴在支座上，使冲击摆上的刀刃（12）对准试样缺口背向的中心位置，然后把冲击摆扬起150度至定位机构（8）。
（4）校验冲击试验机的零点，把指针（6）拨到刻度盘（（16）上零的位置。且每做一个试样校准一次。
（5）一切准备好之后，按动放摆开关（1），冲击摆即可自由落下进行冲击试验。试样冲断后，由刻度盘读取冲断试样所消耗的功。凡试样未被冲断或未断在三等分中间部分或缺口处，该试样作废，另补试样试验。
3、 数据处理
（1）无缺口实验冲击强度
A =
310)
(??d b E
（kJ/m 2）
式中：E —试样吸收的冲击能量,J
b —试样宽度,mm d —试样厚度,mm （2）有缺口实验冲击强度 Ak =
310)
(??dk b Ek
（kJ/m 2）
式中：Ek —试样吸收的冲击能量,J
b —试样宽度,mm
dk —缺口试样缺口处剩余厚度,mm
3、侧向缺口实验冲击强度
Ak =
310)
(??d bk Ek
（kJ/m 2）
式中：Ek —试样吸收的冲击能量,J
dk —侧向缺口试样缺口处剩余宽度,mm d —试样厚度,mm
五、实验注意事项
1、当摆动轴承定期未清洗摆动不灵活时，造成能量损失超差，是用前应清洗并加油；
2、击摆举起后，人体各部分不要伸到冲击摆下面，冲击过程中注意避免试样的碎片伤人。
六、预习要求
1、搞清实验原理；
2、了解设备结构，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。
七、实验报告要求
1、 试样名称、规格、制样方法；
2、 实验设备型号和实验条件；
3、 观察实验现象，做好原始记录，计算实验结果；
4、 解答思考题。
八、思考题
在实验中哪些会影响测定结果？
ASTM 标准：C 297/C 297M–04 夹层结构平面拉伸强度标准试验方法1 Standard Test Method for Flatwise Tensile Strength of Sandwich Constructions 本标准以固定标准号C 297/C 297M发布；标准号后面的数字表示最初采用的或最近版本的年号。带括号的数据表明最近批准的年号。上标（ ）表明自最近版本或批准以后进行了版本修改。 本标准已经被美国国防部批准使用。 1 范围 1.1 本试验方法适用于测量组合夹层壁板的夹芯、夹芯-面板胶接或者面板的平面拉伸强度。允许的夹芯材料形式包括连续的胶接表面（如轻质木材或泡沫）和不连续的胶接表面（如蜂窝）。 1.2 以国际单位（SI）或英制单位（inch–pound）给出的数值可以单独作为标准。正文中，英制单位在括号内给出。每一种单位制之间的数值并不严格等值，因此，每一种单位制都必须单独使用。由两种单位制组合的数据可能导致与本标准的不相符。 1.3 本标准并未打算提及，如果存在的话，与使用有关的所有安全性问题。在使用本标准之前，本标准的用户有责任建立合适的安全与健康的操作方法，以及确定规章制度的适用性。 2 引用标准 2.1 ASTM标准2 C 274 夹层结构术语 Terminology of Structural Sandwich Constructions D 792 置换法测量塑料的密度和比重（相对密度）的试验方法； Test Methods for Density and Specific Gravity (Relative Density) of Plastics by Displacement D 883 与塑料有关的术语； Terminology Relating to Plastics D 2584 固化增强树脂的灼烧损失试验方法； Test Method for Ignition Loss of Cured Reinforced Resins D 2734 增强塑料孔隙含量试验方法； Test Method for Void Content of Reinforced Plastics D 3039/D 3039M 聚合物基复合材料拉伸性能试验方法 Test Method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials D 3171 复合材料的组分含量试验方法； Test Methods for Constituent Content of Composites Materials D 3878 复合材料术语； Terminology for Composite Materials D 5229/D 5229M 聚合物基复合材料的吸湿性能及平衡状态调节试验方法； 1本试验方法由ASTM的复合材料委员会D30审定，并由单层和层压板试验方法专业委员会D30.09直接负责。当前版本于2004年5月1日批准，2004年5月出版。最初出版于1952年批准，上一版本为：C 297–94(1999)，于1999年批准。 2有关的ASTM标准请访问ASTM网站https://www.doczj.com/doc/7f10058572.html,，或者与ASTM客户服务@https://www.doczj.com/doc/7f10058572.html,联系。ASTM标准年鉴的卷标信息，参看ASTM 网站标准文件摘要页。
拉伸性能的测定 一.准备工作 （一）测量原始截面积So 测量试样原始截面尺寸时，应按照表选取量具。根据所测得的试样尺寸，（厚度在0.1mm 至小于3 mm 准确到±2%，其它试样准确到±1%）计算横截面积So 并至少保留4位有效数字或保留两位小数点。 量具或测量装置的分辩率 试样横截面尺寸 分辩率不大于 0.1～0.5 0.001 ＞0.5～2.0 0.005 ＞2.0～10.0 0.01 ＞10.0 0.05 圆形截面试样应在试样工作段的两端及中间处两个相互垂直的方向上各测1次直径，取其算术平均值，先用3处测得横截面积的最小值。横截面积So 按下式计算： 214 So d π= 矩形截面试样应在试样工作段的两端及中间处测量其宽度和厚度，选用3处测得横截面积中的最小值。横截面积So 按下式计算： So ab = 圆管纵向弧形试样在试样工作段的两端及中间处测量，选用3处测得横截面
积中的最小值。有关标准或协议无规定时，横截面积So 按下式计算： 当/b D ＜0.25 时 2 [1]6(2) b So ab D D a =+- 当/b D ＜0.17时 So ab = 计算时，管外径D 取标称值。 圆管截面试样应在管的一端两个相互垂直的方向各测1次外径，取其算术平均值。在同一管端圆周上相互垂直的方向测量4处管壁厚度，取其算术平均值。用平均外径和平均管壁厚度计算得到的横截面积作为标距内的原始横截面积。原始横截面积 So 按下式计算：()So a D a π=- （二）标记原始标距Lo 试样的原始标距所在位置一般应在平行长度居中对称的位置上。应采用不损伤试样或不影响试验结果的方法标记试样标距。例如采用打点机打的小冲点、细划线或细墨线等标记。标记应清晰，对于脆性试样，应可能采用不损伤表面的方法标记。比例试样的原始标距值，取计算结果最接近5mm 或10mm 的倍数，中间值向大的一方取值，标距的长度应精确到取值数值的±1%。 （三）选取试验机和引伸计 根据试样选取合适的夹持装置以及试验机合适的量程。一般是在量程80%左右。检定过的拉力试验机应满足1级或优于1级的准确度。引伸计标距应不小于试样标距的一半（即Le ≥1/2Lo ）。 （四）确定试验速率 如仅测定上屈服强度时试验时的弹性应力速率应在标准的表4规定的范围内尽可能保持恒定的速率如仅测定下屈服强度，平行长度屈服期间应变速率应在0.00025/s ～0.0025/s 范围内尽可能保持恒定。。当不能直接调节这一应变速率，允许调节屈服即将开始前的应力速率，不超过标准的表4规定的最大速率，直至屈服阶段完成之前不再改变试验机的控制。 若仅测定抗拉强度，在弹、塑性范围内，试样工作段的应变速率可达到0.008/s 。 材料弹性模量E/（N/mm 2） 应力速率（N/mm 2）。s 1- 最小 最大 ＜150 000 2 20 ≥150 000 6 60
断裂伸长率的概念及测试要素 国家塑料行业研究所 如PPAW564的材料性能： 其中断裂伸长率250%，低温切口冲击强度5kg-cm/cm，用在洗衣机滚筒里面的，而用在保险杠的PC/PBT中有高抗冲的，但断裂伸长率却没有那么高。这两种材料中，为什么PP料中的时候要那么高的断裂伸长率，这是为什么的呢？PC/PBT中的呢？ 冲击强度可以看做单位截面破坏时消耗的能量。撇开面积因素，我们考察能量。能量=力×距离。力是强度因素，就是应力；距离就是形变因素，比如断裂伸长率什么的。这样，一个冲击强度高的材料，它可能是强度因素显著（拉伸强度大），而断裂伸长率中等或小。所以说，一个冲击高的材料，断裂伸长率可能不大。 断裂伸长率是大是小，取决于基体树脂分子链的柔性。象PE、PP的分子链都是柔性分子，断裂伸长率都是500以上，当然如果加入很多粒径细的滑石粉，聚合物分 子会受到填料对其构象变化的限制，从而导致伸长率降低至几十个。玻纤增强PP的
伸长率常有几个。PC/PBT这种材料，韧性可以较高，也是高抗冲材料，但是PC、PBT都是分子链比较刚性的材料，形变率并不大。所以，冲击强度和断裂伸长率不是简单的正比关系，只有两种材料的结构类似时才可以通过冲击强度比较断裂伸长率。 说断裂伸长率，我觉得用分子量，和聚合度这些表示相关性更加好 应该还跟聚集态结构，共混体系的相结构有关。 断裂伸长率与分子量、聚集态、相结构多少也是有关系的，但是从根本上讲，还是与大分子柔性有关。下面以PP为例说明。 ①与分子量有关，但是大分子柔性已经考虑了分子量因素，分子量大的分子柔性大。就像一块小的钢板，你很难使其变形，但是大的钢板自己都忽悠忽悠的，这是尺度变大其刚度下降的类比例子。身材苗条的姑娘显得婀娜多姿也是同样道理。 ②聚集态也包含在分子柔性里。结晶PP与非晶PP（熔体急冷可得），尽管结晶P P的分子链柔性下降，但是由于其在拉伸时构象变化可逆，仍然可以看成分子柔性相同，这时结晶不结晶不会影响其断裂伸长率的。取向态的PP，如BOPP，断裂伸长率很小，这时它的分子刚性也很大，它绷直了以后缺乏了柔性。多相体系方面，PP与P P＋GF，这两个材料的断裂伸长率有很大差别。这是聚集态不同造成的，但其本质就是GF限制了PP分子链的运动性，使PP柔性下降。最后一个非PP体系--PVC。硬PV C没有或很少增塑剂，PVC分子之间范德华力很大，分子链构象受限， 分子链柔性差，所以断裂伸长率只有数十个。增塑后的软PVC，则因增塑
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=?ε 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；
抗拉强度与伸长率测试方法与设备介绍 抗拉强度与伸长率测试方法与设备介绍 抗拉强度与伸长率，是指材料在拉断前承受的最大应力值与断裂时的伸长率。通过检 测能够有效解决材料抗拉强度不足等问题。Labthink 兰光研发生产的智能电子拉力试验 机系列产品，可专业适用于塑料薄膜、复合材料、软质包装材料、塑料软管、医用敷料、 保护膜、金属箔片、隔膜、背板材料、无纺布、橡胶、纸张等产品的抗拉强度与伸长率指 标测试。 抗拉强度与伸长率方法： 试样制备：宽度15mm ，取样长度不小于 150mm ，确保标距100mm ；对材料变形率较大试样，标距不得少于50mm 。 试验速度：500±30mm/min 试样夹持：试样置于试验机两夹具中，使试样纵轴与上下夹具中心连线重合，夹具松 紧适宜。 抗拉强度（单位面积上的力）计算公式： 拉伸强度计算公式σ=F/(b×d) σ：抗拉强度（MPa ） F ：力值（N ） Labthink 兰光|包装检测仪器优秀供应商山东省济南市无影山路144号 b ：宽度（mm ） d ：厚度（mm ） 抗拉强度检测用设备——XLW(EC)智能电子拉力试验机： Labthink 兰光XLW(EC)智能电子拉力试验机专业适用于塑料薄膜、复合材料、软质包装材料、塑料软管、胶粘剂、胶粘带、不干胶、医用贴剂、保护膜、组合盖、金属箔、 隔膜、背板材料、无纺布、橡胶、纸张等产品的拉伸、剥离、变形、撕裂、热封、粘合、 穿刺力、开启力、低速解卷力、拨开力等性能测试。 XLW(EC) 是一款专业用于测试各种软包装材料拉伸性能等力学特性的电子拉力试验机；优于0.5级测试精度有效地保证了试验结果的准确性；系统支持拉压双向试验模式，试验 速度可自由设定；一台试验机集成拉伸、剥离、撕裂、热封等八种独立的测试程序，为用 户提供了多种试验项目选择；气动夹持试样，防止试样滑动，保证测试数据的准确性。 测试原理：
抗拉强度试验 [试验目的] 测试橡胶材料的抗张强度与延伸率; [试验原理] 运用马达传动螺杆而使下夹具向下移动，从而拉伸试样；结果运用LOAD CELL 力量感应器连接显示器自动显示力量值. [参考标准] 本机符合ASTM-D412 及ISO GB JIS EN等测试方法之需求。 [设备装置]拉力试验机标准斩刀 1/100mm的厚度计尺子 [操作步骤] A. 取大底割下适当试片,两面磨平到厚度为2-3mm；目前是204X153X2MM and 145X145X 4MM B. 用正确刀模斩好试片，量好试片厚度S（mm）（三点为最小值）及平行部位的宽度S0（mm）； C. 用尺子在哑铃状试片中间平行部分中心位置量出规定的长度（CNS JIS 2号取2MM，如ASTM C#取2.5MM），并画好延伸长L0距离处的平行线作为延伸率之标线； D. 打开电源，依可户要求设定好测试速度； E. 夹紧试片，按显示器归“0”，按下启动开关，开始测试； F. 测试时，用身长量测指针准确量取试片断裂时延伸长标线之间距离L（mm）； G. 试片断裂时，自动停机，荧光幕显示最大的拉力值F（Kg或N）； H. 记下延伸长及最大的拉力值； I. 关闭电源，取下试片，依公式计算抗拉强度及延长率： 抗拉强度=F/（S*S0）*100（Kg/cm2）--------（1）延伸率=(L-L0）/L0*100% -----------（2）[注意事项] 1. 本机需放于牢固平坦之地面，保重稳固； 2. 经常检查上下限设定钮位置是否通畅，是否栓紧，避免夹具互撞损及荷重元（100Kgf）； 3. 伸长量测指针不用时应推开，使指针尖端靠于左侧，以防给下夹具撞弯； 4. 刀模规格及测试速度需符合客户要求，不可乱用； a： G.R一般采用2#哑铃形刀模：长100mm x 宽25mm x 平行部分长20mm x 宽10MM b：实伦物性采用3#哑铃形刀模: 长 115MM x 宽25MM x 平行部分长33MM x 宽6MM c：W.W物性采用6#哑铃裁刀长 76MM x 宽13MM x 平行部分长 20MM x 宽4MM 5.对于同种胶料开出的试片,试片的裁取必须按胶料流动的方向及在规定统一的位置; 6.试片的宽度原则上为哑铃状试片刀模平行部分的宽度S0,但有时也需根据具体情况量取刃口内缘的实际宽度; 7：拉力计算方法：最大值*0.5+第二大*0.3+三大*0.1+最小值*0.1=拉力值 如果四个片有一个fail 拉力值取三片的平均值.[撕裂：（F拉力/B厚度）X10 KG/CM] 8：试样标准状态：测试前将试样静置于温度23±2℃相对湿度65±5﹪空气中24小时以上方可测试
实验4 聚合物拉伸强度和断裂伸长率的测定 1. 实验目的 （1）熟悉高分子材料拉伸性能测试标准条件和测试原理。 （2）掌握测定聚合物拉伸强度和断裂伸长率的测定方法。 （3）考察拉伸速度对聚合物力学性能的影响。 2. 实验原理 拉伸试验是在规定的试验温度、试验速度和湿度条件下，对标准试样沿其纵轴方向施加拉伸载荷，直到试样被拉断为止。基本公式： （2－13） （2－14） （2－15） 式中，伸长率即应变；为应力；为样品某时刻的伸长；为初始长度；为初始横截面积；为拉伸力；为拉伸模量。 聚合物的拉伸性能可通过其应力－应变曲线来分析，典型的聚合物拉伸应力－应变曲线如图2－28（左）所示。在应力－应变曲线上，以屈服点为界划分为两个区域。屈服点之前是弹性区，即除去应力后材料能恢复原状，并在大部分该区域内符合虎克定律。屈服点之后是塑性区，即材料产生永久性变形，不再恢复原状。根据拉伸过程中屈服点的表现，伸长率的大小以及其断裂情况，应力－应变曲线大致可分为如图2－28（右）所示的五种类型：①软而弱；②硬而脆；③硬而强；④软而强；⑤硬而韧。
图2－28 五种典型聚合物拉伸应力－应变曲线1－软而弱；2－硬而脆；3－硬而强；4－软而强；5－硬而韧 本实验在不同应变速度下测定聚乙烯的应力－应变曲线。 将已知长度和横截面积的样品，夹在两个夹具之间，以恒速拉伸至断裂，测定应力随伸长的变化。分析在不同应变速度时测定的数据，可以了解材料的强度、韧性及极限性能。 有合适的样品架或可设法固定住的聚合物都可进行本实验。 均匀的样品重复性可优于±5％。但由于制各样品和实验操作中存在的一些不可避免的可变因素，使重复性比此数值要差些。 3. 实验设备和材料 （1）仪器设备 万能电子拉力机(日本岛津AG－lOKNA)，游标卡尺、直尺。 万能电子拉力机测试主体结构示意图，如图2－29所示。
胶粘剂拉伸强度试验标准在胶接接头受拉伸应力作用时，有三种不同的接头受力方式。 (1)拉伸应力和胶接面互相垂直，并且通过胶接面中心均匀地分布在整个胶接面上，这一应力均匀拉伸应力，又称正拉伸应力。 (2)拉伸应力分布在整个胶接面上，但力呈不均匀分布，此种情况称为不均匀拉伸。 (3)和不均匀拉伸相比，它的力作用线不是捅咕试样中心，而偏于试样的一端；它的受力面不是对称的，而是不对称的，这种拉伸叫不对称拉伸，人们有时将这一试验叫撕离试验或劈裂试验，以示和剥离相区别。 一.拉伸强度试验(条型和棒状) 拉伸强度试验又叫正拉强度试验或均匀扯离强度试验。 1.原理 由两根棒状被粘物对接构成的接头，其胶接面和试样纵轴垂直，拉伸力通过试样纵轴传至胶接面直至破坏，以单位胶接面积所承受的最大载荷计算其拉伸强度。 2.仪器设备 拉力试验机应能保证恒定的拉伸速度，破坏负荷应在所选刻度盘容量的1 0%-90%范围内。拉力机的响应时间应短至不影响测量精度，应能测得试样断裂时的破坏载荷，其测量误差不大于1%。拉力试验机应具有加载时可和试样的轴线和加载方向保持一致的，自动对中的拉伸夹具。 固化夹具，能施加固定压力，保证正确胶接和定位。 3.试验步骤 (1)试棒和试样试棒为具有规定形状，尺寸的棒状被粘物。试样为将两个试棒通过一定工艺条件胶接而成的被测件。 除非另有规定，其试棒尺寸见表8-4。其试样尺寸的选择视待测胶黏剂的强度，拉力机的满量程，试棒本身材质的强度以及试验时环境因素而定。 表8-4 圆柱形和方形试棒尺寸 试棒直径和边长a/mm 直径/ L/mm 胶接面表面粗糙
b/mm mm 度Ra/um 10±0.1 15±0.1 25±0.1 10 12 15 5 7 9 30 45 50 0.8 0.8 0.8 用于试棒加工的金属材料有45号钢，LY12CZ铝合金，铜，H62黄铜等。非金属材料有层压塑料等。层压制品试棒，其层压平面应和试棒一个侧面平行，试棒上的销孔应和层压平面垂直。 试棒的表面处理，涂胶及试样制备工艺，应符合产品标准规定。胶接好试样，以周围略有一圈细胶梗为宜，此时不必清除，若需清除余胶，则应在固化后进行。 (2)试验在正常状态下，金属试样从试样制备完毕到测试之间，最短停放时间为16h，最长为1个月，非金属试样至少停放40h。 试样应在试验环境下停放30min以上，将它安装在拉力试验机夹具上，测试其破坏负荷，对电子拉力机试验机应使试样在(60±20)s内破坏；有时对机械式拉力机则采用10mm/min拉伸速度。 4.结果评定 试验结果以5个试样拉伸强度算术平均值表示，取3位有效数字。 同时应记下每个试样的破坏类型，如界面破坏，胶层内聚破坏，被粘物破坏和混合破坏。 5.影响因素 (1)应力分析粘接接头在受到垂直于粘接面应力作用时，应力分布比受剪切应力要均匀得多，但根据理论推测和应力分布试验证实，在拉伸接头边缘也存在应力集中。为证实这一点，有人采用一定厚度的橡胶胶接在试样中以代替胶黏剂，发现试样在拉伸时，橡胶中部有明显收缩。说明在接头受正拉伸应力作用，剪切应力则集中在试样胶黏剂-空气-被粘体的三者边界处最大，也就是说在这一点上应力最集中。如果我们胶接后两半圆柱体错位大，则试样的轴线偏离了加载方向中心线，这是经常会发生的。那么，就存在有劈应力，而使边缘应力集中急剧增加。当边界应力大到一个临界值时，胶层边缘就发生开裂，裂缝迅速地扩展到整个胶接面上。从对拉伸试样的应力分布进行分析表明，胶接试件的尺寸和模量，胶层的厚度，胶黏剂的模量都影响接头边缘的应力分布系数大小，因此也必然会影响它的强度值。和拉伸剪切试样一样，加载速度和试样温度也影响拉伸强度。 (2)试样尺寸
拉伸性能测试（静态） 拉伸性能测试主要确定材料的拉伸强度，为研究、开发、工程设计以及质量控制和标准规范提供数据。在拉伸测试中，薄的薄膜会遇到一定困难。拉伸试样的切边必须没有划痕或裂缝，避免薄膜从这些地方开始过早破裂。 对于更薄的薄膜，夹头表面是个问题。必须避免夹头发滑、夹头处试样破裂。任何防止夹头处试样发滑和破裂，而且不干扰试样测试部分的技术如在表面上使用薄的橡胶涂层或使用纱布等都可以接受。 从拉伸性能测试中可以得到拉伸模量、断裂伸长率、屈服应力和应变、拉伸强度和拉伸断裂能等材料性能。ASTM D 638 (通用）[4]和ASTM D 882 [5](薄膜）中给出了塑料的拉伸性能（静态）。 拉伸强度 拉伸强度是用最大载荷除以试样的初始截面面积得到的，表示为单位面积上的力（通常用MPa为单位）。 屈服强度 屈服强度是屈服点处的载荷除以试样的初始截面面积得到的.用单位面积上的力（单位MPa)表示，通常有三位有效数字。 拉伸弹性模量 拉伸弹性模量（简称为弹性模量，E)是刚性指数，而拉伸断裂能（TEB,或韧性）是断裂点处试样单位体积所吸收的总能量。拉伸弹性模量计算如下：在载荷-拉伸曲线上初始线性部分画一条切线，在切线上任选一点，用拉伸力除以相应的应变即得（单位为MPa)，实验报告通常有三位有效数字。正割模量（应力-应变间没有初始线性比值时）定义为指定应变处的值。将应力-应变曲线下单位体积能积分得到TEB，或者将吸收的总能量除以试样原有厚度处的体积积分。TEB表示为单位体积的能量（单位为MJ/m3)，实验报告通常有两位有效数字。 拉伸断裂强度 拉伸断裂强度的计算与拉伸强度一样，但要用断裂载荷，而不是最大载荷。应该注意的是，在大多数情况中，拉伸强度和拉伸断裂强度值相等。 断裂伸长率 断裂伸长率是断裂点的拉伸除以初始长度值。实验报告通常有两位有效数字。 屈服伸长率 屈服伸长率是屈服点处的拉伸除以试样的初始长度值，实验报告通常有两位有效数字。 塑料薄膜的包装产率 有一种专门的ASTM测试方法（ASTMD 4321[6])测定塑料薄膜的“包装产率”，以试样单位质量上的面积表示。在这种测试中，定义并得到标称产率(用户和供应商之间达成的目标产率值）、包装产率（按标准计算的产率）、标称厚度（用户和供应商之间达成的薄膜厚度目标值）、标称密度和测量密度等值。对于加工厂商来说包装产率值很重要，因为它决定了某种应用中一定质量的薄膜可以得到的实际包装数量。
金属拉伸强度测试标准金属拉伸强度检测 拉伸强度是指材料产生最大均匀塑性变形的应力，对于金属材料来说通过做拉伸试验可确定这几个指标：抗拉强度、上屈服强度、下屈服强度、规定塑性延伸强度、规定总延伸强度、规定残余延伸强度。 抗拉强度（Rm）---相应最大力 Fm对应的应力； 上屈服强度（Reh）---试样发生屈服而力首次下降前的最大应力； 下屈服强度（Rel）---在屈服期间，不计初始瞬时效应时的最小应力； 规定塑性延伸强度（Rp）---塑性延伸率等于规定的引伸计标距 Le百分率时对应的应力； 规定总衍射强度（Rt）---总延伸率等于规定的引伸计标距 Le百分率时的应力； 规定残余延伸强度（Rr）---卸除应力后残余延伸率等于规定的原始标距 Lo 或引伸计标距 Le百分率时对应的应力。 金属拉伸强度这几个测试指标均依据GB/T 228-2010 金属材料拉伸试验方法这个标准而定。 金属拉伸强度试验则是应用最广泛的力学性能试验方法。拉伸性能指标是金属材料的研制、生产和验收最主要的测试项目之一，拉伸试验过程中的各项强度和塑性性能指标是反映金属材料力学性能的重要参数。 拉伸试验原理：金属拉伸实验是测定金属材料力学性能的一个最基本的实验，是了解材料力学性能最全面，最方便的实验。比如，测定低碳钢在轴向静载拉伸过程中的力学性能。在试验过程中，利用实验机的自动绘图装置可绘出低碳钢的拉伸图。由于试件在开始受力时，其两端的夹紧部分在试验机的夹头内有一定的滑动，故绘出的拉伸图最初一段是曲线。 拉伸试验特点：拉伸试验操作简单、方便，通过获得的应力应变曲线包含了大量信息，很容易看出材料的各项力学性能，如比例极限、弹性模量、屈服极限、强度极限等等，因此拉伸试验成为了应用最广泛的力学性能试验方法。 拉伸实验中材料在达到破坏前的变形是均匀的，能够得到单向的应力应变关系，但其缺点是难以获得大的变形量，缩小了测试范围。 洛阳中船重工第七二五研究所专业提供金属材料检测指标：弹性指标、硬度指标、强度指标、塑性指标、韧性指标、疲劳性能、断裂韧度等。
拉伸强度拉伸强度(tensile strength)是指材料产生最大均匀塑性变形的应力。也就是抵抗拉抻变形的能力. （1）在拉伸试验中，试样直至断裂为止所受的最大拉伸应力即为拉伸强度，其结果以MPa 表示。有些错误地称之为抗张强度、抗拉强度等。 （2）用仪器测试样拉伸强度时，可以一并获得拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、断裂伸长率等数据。 （3）拉伸强度的计算：σt = p /( b×d) 式中，σt为拉伸强度（MPa），p为最大负荷（N），b为试样宽度（mm），d为试样厚度（mm）。 注意：计算时采用的面积( b×d)是断裂处试样的原始截面积，而不是断裂后端口截面积。（4）在应力应变曲线中，即使负荷不增加，伸长率也会上升的那一点通常称为屈服点，此时的应力称为屈服强度，此时的变形率就叫屈服伸长率；同理，在断裂点的应力和变形率就分别称为断裂拉伸强度和断裂伸长率。 拉伸强度表征材料抵抗（拉伸）破坏的极限能力 塑性变形（Plastic Deformation），的定义是物质-包括流体及固体在一定的条件下，在外力的作用下产生形变，当施加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现象。 弯曲强度就是材料在受弯曲作用的时候最大弯矩截面上所能抵抗的最大正应力。或者说是物体抵抗弹性变形（塑性变形）的能力，也叫做物体的刚性。 弯曲模量又称挠曲模量。是弯曲应力比上弯曲产生的形变。材料在弹性极限内抵抗弯曲变形的能力。弯曲强度除与材料的抗拉强度有关系外，还与材料的截面形状有关系。 很多材质相同，也就是抗拉强度一样，由于截面形状不同，就具有了不同的弯曲强度 模量=应力/应变 拉伸模量即拉伸的应力与拉伸所产生的形变之比弯曲模量即弯曲应力与弯曲所产生的形变之比 拉伸强度是表征材料的强度，伸长率是表征刚度，弯曲模量和弯曲强度都是表征弯曲特性的，弯曲模量和弯曲强度越小，说明材料越脆，柔韧性就越差 至于为什么要测量拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量呢？我认为，根据这些数据可以决定材料做什么产品。许多制品的实际使用寿命与拉伸强度和弯曲强度有较好的相关性，例如，传送带，电缆 耐热性，指物质在受热的条件下仍能保持其优良的物理机械性能的性质。
岩石的抗拉强度试验 一、实验目的与要求 岩石在单轴拉伸载荷作用下达到破坏时所能承受的最大拉应力 称为岩石的单轴抗拉强度。通常所说的抗拉试验是指直接拉伸破坏实验。由于进行直接拉伸实验在准备试件方面要花费大量的人力、物力和时间，因此采用间接拉伸实验方法来测试岩石的抗拉强度。劈裂法是最基本的方法。 通过本实验要了解标准试件的加工机械、加工过程及检测程序，实验所用夹具的具体要求，掌握岩石单向抗拉强度的测试过程及计算方法。二、实验仪器 1.钻石机或车床，锯石机，磨石机或磨床。 2.劈裂法实验夹具，或直径2.0mm钢丝数根。 3.游标卡尺（精度0.02mm），直角尺，水平检测台，百分表架和百分表。 4.材料实验机
三、试件规格、加工精度、数量 1.试件规格 标准试件采用圆盘形5+0.6直径，厚2.5±0.2cm，也可采用5cm ×5cm×2.5cm（公?0.2cm， 差±0.2cm）的长方形试件。 2.试件加工精度、数量应符合mt44-87《煤和岩石单向抗压强度及软化系数测定方 法》中的规定 四、实验原理 图1显示的是在压应力作用下，沿圆盘直径y-y的应力分布图。在圆盘边缘处，沿y-y方向（σy）和垂直y-y（σx）方向均为压应力，而离开边缘后，沿y-y方向仍为压应力，但应力值比边缘处显著减少，并趋于平均化；垂直y-y方向变成拉应力。并在沿y-y的很长一段距离上呈均匀分布状态。虽然拉应力的值比压应力值低很多，但由于岩石的抗拉强度很低，所以试件还是由于x方向的拉应力而导致
试件沿直径的劈裂破坏，破坏是从直径中心开始，然后向两端发展，反映了岩石的抗拉强度比抗压强度要低得多的事实。 χ r/r0.5σ y y σ x x 40拉伸 160压缩 1208040图1劈裂实验应力分布示意图 五、实验内容 1.了解试件的加工机具、检测机具，规程对精度的要求及检测方法； 2.学会材料实验机的操作方法及拉压夹具的使用方法； 3.学会间
拉伸屈服强度的测定 颁发日期: 第六章拉伸屈服强度的测定 1试验范围 本指导书适用于各种类型的热塑性塑料管材。 2试验依据 GB/T8804.2—2003 热塑性塑料管材拉伸性能测定第一部分：试验方法总则 GB/T8804.2—2003 热塑性塑料管材拉伸性能测定第2部分：硬聚氯乙烯PVC-U、氯化聚氯乙烯PVC-C、和高抗冲聚氯乙烯PVC-HI 管材（idt ISO 6259-2：1997） GB/T8804.3—2003 热塑性塑料管材拉伸性能测定第3部分：聚烯烃管材（idt ISO 6259-3：1997） 3试验原理 沿热塑性塑料管材的纵向裁切或机械加工制取规定形状和尺寸的试样。通过拉力试验机在规定的条件下测得管材的拉伸性能 4试验设备 4.1拉力试验机 4.2夹具 用于夹持试样的夹具连在试验机上，使试样的长轴与通过夹具中心线的拉力方向重合。试样应加紧，使它相对于夹具尽可能不发生位移。
拉伸屈服强度的测定 颁发日期: 夹具装置系统不得引起试样在夹具处过早断裂。 4.3负载显示器 拉力显示仪能显示被夹具固定的试样在试验的整个过程中所受拉力，它在一定速率下测定时不受惯性滞后的影响且其测定的准确度应控制在实际值得±1%范围内。 4.4引伸计 测定试样在试验过程中任一时刻的长度变化。此仪表在一定速率下测定时不受惯性滞后的影响且能测量误差范围在±1%内的形变。试验时，此仪表应安置在使试样经受最小的伤害和变形的位置，且它与试样之间不发生相对滑移。夹具应避免滑移以防影响伸长率测量的精确性。 注：推荐适用自动记录试样的长度变化或任何其他变化的仪表。 4.5测量仪器 游标卡尺 4.6裁刀 4.7制样机和铣刀 5试验试样 5.1试样要求
混凝土轴心抗压、轴心抗拉强度设计值 f c 、f t 应按表 4.1.4 采用。 2 强度 种类 混凝土强度等级 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80 f c 7.2 9.6 11.9 14.3 16.7 19.1 21.1 23.1 25.3 27.5 29.7 31.8 33.8 35.9 f t 0.91 1.10 1.27 1.43 1.57 1.71 1.80 1.89 1.96 2.04 2.09 2.14 2.18 2.22 注：1 计算现浇钢筋混凝土轴心受压及偏心受压构件时，如截面的边长或直径小于 300mm，则表中混凝土的强度设计值应乘以系数 0.8；当构件质量（如混凝土成型、截面和轴线尺寸等）确有保证时，可不受此限制； 2 离心混凝土的强度设计值应按专门标准取用。 混凝土是一种脆性材料，在受拉时很小的变形就要开裂，它在断裂前没有残余变 形。 图4-12 混凝土劈裂抗拉试验示意图 1-上压板2-下压板3-垫层4-垫条混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1/10～1/20，且随着混凝土强度等级的提高，比值降低。混凝土在工作时一般不依靠其抗拉强度。但抗拉强度对于抗开
裂性有重要意义，在结构设计中抗拉强度是确定混凝土抗裂能力的重要指标。有时也用它来间接衡量混凝土与钢筋的粘结强度等。 混凝土抗拉强度采用立方体劈裂抗拉试验来测定，称为劈裂抗拉强度f ts 。该方法的原理是在试件的两个相对表面的中线上，作用着均匀分布的压力，这样就能够在外力作用的竖向平面内产生均布拉伸应力（图4-12），混凝土劈裂抗拉强度应按下式计算： 式中f ts ——混凝土劈裂抗拉强度，MPa； P——破坏荷载，N； A ——试件劈裂面面积，mm2。 混凝土轴心抗拉强度f t 可按劈裂抗拉强度f ts 换算得到，换算系数可由试验确 定。 各强度等级的混凝土轴心抗压强度标准值f ck 、轴心抗拉强度标准值f tk 应按 表4－1７采用。 表4－17混凝土强度标准值（N/mm2） 强度种类 混凝土强度等级 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80 f ck 10.0 13.4 16.7 20.1 23.4 26.8 29.6 32.4 35.5 38.5 41.5 44.5 47.4 50.2 f tk 1.27 1.54 1.78 2.01 2.20 2.39 2.51 2.64 2.74 2.85 2.93 2.99 3.05 3.11
1.拉伸试验的作用及试样的形状及尺寸 答:作用：测定材料的弹性，强度，塑性，应变硬化和韧性等许多重要力学性能指标； 形状:光滑圆柱试件，板状试件； 尺寸：①圆柱形拉伸试件：试件的标距长度Lo应比Do要大得多，通常Lo＞5Do； 板状拉伸试件：标距长度Lo应满足下列关系式：Lo﹦5.65Ao或11.3Ao；其中Ao为 试件的初始面积。 2.应力状态柔度系数的物理意义及应用？ 答：应力状态柔度系数：在各种加载条件下，最大切应力τmax与最大正应力σmax之比，记为α，α=τmax/σmax.。α（拉伸）﹤α（扭转）﹤α(压缩) 3.金属材料的弹性不完善性包括那几个方面? 答：弹性不完善性是指收到应力作用是，没有立即发生相应的弹性应变去除应力时应变也不是随即消失，包括弹性后效，弹性滞后，包申效应三个方面。 4.金属材料使用过程和生产过程对材料有什么要求？（强度和塑性） 答：在进行材料选择时，设计师必须首先考虑强度，导电性或导热性，密度及其他性能。然后，在考虑材料的加工性能和使用行为（其中材料的可成塑性，机械加工性，电稳定性，化学持久性及辐照行为是重要的。）以及成本和材料来源。 所谓强度是指金属材料在静载荷作用下，材料抵抗变形和破坏（断裂）的能力成为强度。根据外力的作用方式，有多种强度指标，如抗拉强度，抗弯强度，抗剪强度等。一般情况下多以抗拉强度作为判别金属强度高低的招标。 机械零件在使用时，一般不允许发生塑性变形，所以屈服强度是大多数机械零件设计时选材的主要依据也是评定金属材料承载能力的重要机械性能指标。材料的屈服强度越高，允许的工作应力越高，零件所需的截面尺寸和自身重量就可以较小。 材料发生屈服后，到最高点应力达最大值σb。在这以后，试样产生“缩颈”，迅速伸长，应力明显下降，最后断裂。试样裂前能够承受的最大应力值σb称为抗拉强度或强度极限。如果单从保证零件不产生断裂的安全角度考虑，可用作为设计依据，但所取的安全系数应该大一些。 材料在外力作用下，产生永久残余变形而不被断裂的能力，称为塑性。塑性指标也主要是通过拉伸试验测得的。工程上常用延伸率和断面收缩率作为材料的塑性指标。屈服强度与抗拉强度的比值σs/σb称为屈强比。屈强小，工程构件的可靠性高，说明即使外载或某些意义外因素使金属变形，也不至于立即断裂。但屈强比过小，则材料强度有效利用率太低。延伸率和断面收缩率的值越大，表示材料的塑性越好。塑性对材料进行冷塑变形有重要的意义。此外，工件的偶然过载，可因塑性变形而防止突然断裂，工件的应力集中处，也可因塑性变形使应力松弛，从而使工件不至于过早断裂。这就是大多数机械零件除要求一定强度指标外，还要求一定塑性指标的道理。 材料的δ和ψ值越大，塑性越好。两者相比，用ψ表示塑性更接近于材料真实应变。 5.表示脆性材料的力学性能的参量有哪些？ 答：弹性模量和脆性断裂强度。 6.工程中测定材料的硬度最常用的方法？ 答：测定硬度方法有很多，有压入法，回跳法和刻划法三大类。最常用的是压入法，根据加载速率的不同分为动载入压入法和静载压入法。超声波硬度，肖氏硬度和锤击式布氏硬度属于动载实验法。布氏硬度，洛氏硬度，维氏硬度和显微硬度同于静载压入发。 7.弹性模量的影响因素？材料弹性常数有哪些？ 答：1）纯金属的弹性模量：除了过度族金属除外，一般地讲弹性模量E与原子半径r之间
胶黏剂拉伸剪切强度的测定方法 一实验原理 试样为单搭接结构，在试样的搭接面上施加纵向拉伸剪切力，测定试样能承受的最大负荷。搭接面上的平均剪应力为胶粘剂的金属对金属搭接的拉伸剪切强度，单位为MPa。 二实验装置及试样 1）试验机。使用的试验机应使试样的破坏负荷在满标负荷的（15~85）%之间。试验机的力值示值误差不应大于1 %。试验机应配备一副自动调心的试样夹持器，使力线与试样中心线保持一致。 试验机应保证试样夹持器的移动速度在(5±1)mm/min内保持稳定。 2）量具。测量试样搭接面长度和宽度的量具精度不低于 0."05 mm。 3）夹具。胶接试样的夹具应能保证胶接的试样符合要求。在保证金属片不破坏的情况下，试样与试样夹持器也可用销、孔连接的方法。但不能用于仲裁试验。 4）试样标准试样的搭接xx是（ 12."5± 0."5）mm，金属片的厚度是( 2."0± 0."1)mm，试样的搭接长度或金属片的厚度不同对试验结果会有影响。 5）建议使用LY12-CZ铝合金、1Cr18Ni9Ti不锈钢、45碳钢、T2铜等金属材料。
6）常规试验，试样数量不应少于5个。仲裁试验试样数量不应少于10个。 对于高强度胶粘剂，测试时如出现金属材料屈服或破坏的情况，则可适当增加金属片厚度或减少搭接长度。两者中选择前者较好。 测试时金属片所受的应力不要超过其屈服强度σ S，金属片的厚度δ可按式（11-12）计算： δ＝（L·τ）/σ S（11-12）式中： δ——金属片厚度； L——试样搭接xx； τ——胶粘剂拉伸剪切强度；σS——金属材料屈服强度（MPa）。 三、试样制备 1）试样可用不带槽或带槽的平板制备，也可单片制备。 2）胶接用的金属片表面应平整，不应有弯曲、翘曲、歪斜等变形。金属片应无毛刺，边缘保持直角。 3）胶接时，金属片的表面处理、胶粘剂的配比、涂胶量、涂胶次数、晾置时间等胶接工艺以及胶粘剂的固化温度、压力、时间等均按胶粘剂的使用要求进行。 4）制备试样都应使用夹具，以保证试样正确地搭接和精确地定位。 5）切割已胶接的平板时，要防止试样过热，应尽量避免损伤胶接缝。 四、试验条件 试样的停放时间和试验环境应符合下列要求：
韩国LG POE(SEETEC) LC170 主要性能：抗冲击，良好的韧性。重要参数：熔融指数1.1、比重0.87、硬度71、抗张强度9.5、断裂伸长率900%、弯曲模量14、撕裂强度40、熔融温度58℃。 LC175 主要性能：抗冲击，良好的韧性。重要参数：熔融指数 1.1、比重0.7、门尼粘度18、硬度63、抗张强度4.4、断裂伸长率900%、撕裂强度34、熔融温度36℃。 LC565 主要性能：抗冲击，高韧性。重要参数：熔融指数5.0、比重0.87、门尼粘度8、硬度54、抗张强度1.8、断裂伸长v领550%、撕裂强度20、熔融温度36℃。 LC670 主要性能：高韧性，高抗冲。重要参数：熔融指数5.0、比重0.87、门尼粘度9、硬度70、抗张强度5.5、断裂伸长率1000%、弯曲模量13、撕裂强度38、熔融温度58℃。埃克森美孚 POE(Exact) POE 9061 主要性能：高韧性，高抗冲。重要参数：熔融指数0.5、比重0.86、硬度59、弯曲模量6.5、拉伸应力1.7、抗张强度2.4、断裂伸长率1200%、维卡软化点47℃。 POE 6102 主要性能：薄膜，包装。重要参数：比重0.86、乙烯成分16%、硬度66、弯曲模量12、拉伸应力1.9、撕裂强度34、维卡软化点52℃。 POE 0201 主要性能：通用级，共混，发泡。重要参数：硬度90、比重0.90、熔融指数2.5、弯曲模量68、拉伸应力12、断裂伸长率1144%、拉伸强度30、门尼粘度4.0、维卡软化点83℃、熔融温度97℃。 POE 0203 主要性能：通用级，共混，发泡。重要参数：比重0.90、熔融指数 3.0、硬度
ISO 527-1Determination of Tensile Properties 11 3.Terminology 3.1De?nitions —De?nitions of terms applying to this test method appear in Terminology D 883and Annex A2. 4.Signi?cance and Use 4.1This test method is designed to produce tensile property data for the control and speci?cation of plastic materials.These data are also useful for qualitative characterization and for research and development.For many materials,there may be a speci?cation that requires the use of this test method,but with some procedural modi?cations that take precedence when adhering to the speci?cation.Therefore,it is advisable to refer to that material speci?cation before using this test method. Table 1in Classi?cation D 4000lists the ASTM materials standards that currently exist. 4.2Tensile properties may vary with specimen preparation and with speed and environment of testing.Consequently, where precise comparative results are desired,these factors must be carefully controlled. 4.2.1It is realized that a material cannot be tested without also testing the method of preparation of that material.Hence, when comparative tests of materials per se are desired,the greatest care must be exercised to ensure that all samples are prepared in exactly the same way,unless the test is to include the effects of sample preparation.Similarly,for referee pur- poses or comparisons within any given series of specimens, care must be taken to secure the maximum degree of unifor- mity in details of preparation,treatment,and handling. 4.3Tensile properties may provide useful data for plastics engineering design purposes.However,because of the high degree of sensitivity exhibited by many plastics to rate of straining and environmental conditions,data obtained by this test method cannot be considered valid for applications involv- ing load-time scales or environments widely different from those of this test method.In cases of such dissimilarity,no reliable estimation of the limit of usefulness can be made for most plastics.This sensitivity to rate of straining and environ- ment necessitates testing over a broad load-time scale (includ- ing impact and creep)and range of environmental conditions if tensile properties are to suffice for engineering design pur- poses. N OTE 5—Since the existence of a true elastic limit in plastics (as in many other organic materials and in many metals)is debatable,the propriety of applying the term “elastic modulus”in its quoted,generally accepted de?nition to describe the “stiffness”or “rigidity”of a plastic has been seriously questioned.The exact stress-strain characteristics of plastic materials are highly dependent on such factors as rate of application of stress,temperature,previous history of specimen,etc.However,stress- strain curves for plastics,determined as described in this test method, almost always show a linear region at low stresses,and a straight line drawn tangent to this portion of the curve permits calculation of an elastic modulus of the usually de?ned type.Such a constant is useful if its arbitrary nature and dependence on time,temperature,and similar factors are realized. 4.4Poisson’s Ratio —When uniaxial tensile force is applied to a solid,the solid stretches in the direction of the applied force (axially),but it also contracts in both dimensions lateral to the applied force.If the solid is homogeneous and isotropic,and the material remains elastic under the action of the applied force,the lateral strain bears a constant relationship to the axial strain.This constant,called Poisson’s ratio,is de?ned as the negative ratio of the transverse (negative)to axial strain under uniaxial stress.4.4.1Poisson’s ratio is used for the design of structures in which all dimensional changes resulting from the application of force need to be taken into account and in the application of the generalized theory of elasticity to structural analysis.N OTE 6—The accuracy of the determination of Poisson’s ratio is usually limited by the accuracy of the transverse strain measurements because the percentage errors in these measurements are usually greater than in the axial strain measurements.Since a ratio rather than an absolute quantity is measured,it is only necessary to know accurately the relative value of the calibration factors of the extensometers.Also,in general,the value of the applied loads need not be known accurately. 5.Apparatus 5.1Testing Machine —A testing machine of the constant-rate-of-crosshead-movement type and comprising essentially the following:5.1.1Fixed Member —A ?xed or essentially stationary member carrying one grip.5.1.2Movable Member —A movable member carrying a second grip.5.1.3Grips —Grips for holding the test specimen between the ?xed member and the movable member of the testing machine can be either the ?xed or self-aligning type.5.1.3.1Fixed grips are rigidly attached to the ?xed and movable members of the testing machine.When this type of grip is used extreme care should be taken to ensure that the test specimen is inserted and clamped so that the long axis of the test specimen coincides with the direction of pull through the center line of the grip assembly.5.1.3.2Self-aligning grips are attached to the ?xed and movable members of the testing machine in such a manner that they will move freely into alignment as soon as any load is applied so that the long axis of the test specimen will coincide with the direction of the applied pull through the center line of the grip assembly.The specimens should be aligned as per-fectly as possible with the direction of pull so that no rotary motion that may induce slippage will occur in the grips;there is a limit to the amount of misalignment self-aligning grips will accommodate.5.1.3.3The test specimen shall be held in such a way that slippage relative to the grips is prevented insofar as possible.Grip surfaces that are deeply scored or serrated with a pattern similar to those of a coarse single-cut ?le,serrations about 2.4mm (0.09in.)apart and about 1.6mm (0.06in.)deep,have been found satisfactory for most thermoplastics.Finer serra-tions have been found to be more satisfactory for harder plastics,such as the thermosetting materials.The serrations should be kept clean and sharp.Breaking in the grips may occur at times,even when deep serrations or abraded specimen surfaces are used;other techniques must be used in these cases. 11Available from American National Standards Institute,11W.42nd St.,13th Floor,New York,NY 10036.