高分子物理---第八章 屈服与强度
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第8章聚合物的屈服和断裂1.名词解释:脆-韧转变点;细颈;剪切带;银纹;应力集中;疲劳。
脆-韧转变点:在一定应变速率下,作断裂应力和屈服应力分别与温度T的关系曲线,两条曲线的交点就是脆韧屈服转变点。
细颈:高分子材料试样条在拉伸实验中,试条某点的横截面突然快速下降的现象。
剪切带:只发生在局部带状区域内的剪切变形。
银纹:聚合物在张应力作用下,于材料某些薄弱地方出现应力集中而产生局部的塑性形变和取向,以至在材料表面或内部垂直于应力方向上出现长度为100μm、宽度为10μm左右、厚度约为1μm的微细凹槽。
应力集中:受力材料在形状、尺寸急剧变化的局部或内部缺陷(孔、裂缝等)的附近出现应力显著增大的现象。
疲劳:材料或构件在周期应力作用下断裂或失效的现象,是材料在实际使用中常见的破裂形式。
2.画出非晶态和晶态聚合物拉伸时典型的应力-应变曲线,指出曲线上的特征点及相应的应力、应变名称。
3.讨论温度、应变速度、流体静态压力对上述应力-应变曲线的影响规律。
4.简述几种组合应力作用下材料的屈服判据,比较不同判据之间的差异。
答:(1)单参数屈服判据(Tresca判据和最大形变能理论),只受正应力和切应力;(2)双参数屈服判据(Coulomb判据或MC判据),受正应力、切应力和正压力。
此外考虑流体静压力的改进的Tresca和Von Mises判据也适用。
5.何谓聚合物的强度?为什么理论强度比实际强度高很多倍?6.简述聚合物增强、增韧的途径和机理。
答:聚合物增强途径:通过添加增强剂来形成复合材料;机理:形成复合材料,可以传递应力,避免基体应力集中,提高力学强度。
聚合物的增韧途径:添加增塑剂。
机理:银纹机理、银纹-剪切带机理、三轴应力空化机理、刚性粒子增韧机理。
7.下列几种聚合物的抗冲击性能如何?为什么?(T<Tg)(1)聚苯乙烯;(2)聚苯醚;(3)聚碳酸酯;(4)ABS;(5)聚乙烯答:(1)聚苯乙烯,因主链挂上体积庞大的侧基苯环,使之称为难以改变构象的刚性链,使得冲击性能不好,为典型的脆性聚合物。
第八章聚合物的屈服和断裂一、基本概念1、韧性破坏;脆性破坏;脆化温度2、强迫高弹形变;冷流;细颈3、银纹;屈服;银纹屈服;剪切屈服4、拉伸强度;抗弯强度;弯曲模量;冲击强度;硬度5、应变诱发塑料─橡胶转变6、应变软化现象;应变变硬化现象7、银纹;裂缝;应力集中二、选择题1、下列高聚物中,拉伸强度最高的是( )A,低密度聚乙烯B,聚苯醚C,聚甲醛2、非晶态聚合物作为塑料使用的最佳温度区间为( )A,Tb---Tg B,Tg---Tf C,Tg以下3、甲乙两种聚合物材料的应力---应变曲线如图所示, 其力学性能类型和聚合物实例分别为( )A,甲聚合物:硬而强,硬聚氯乙稀;乙聚合物:软而韧,聚异戊二稀B,甲聚合物:硬而脆,聚甲基丙稀酸甲酯;乙聚合物:软而弱,聚丁二稀C,甲聚合物:硬而强,固化酚醛树酯;乙聚合物:软而韧 ,聚合物凝胶D,甲聚合物:硬而脆,硬聚氯乙稀;乙聚合物:软而弱,聚酰胺4、韧性聚合物单轴拉伸至屈服点时,可看到剪切带现象,下列说法错误的是()。
A、与拉伸方向平行B、有明显的双折射现象C、分子链高度取向D、每个剪切带又由若干个细小的不规则微纤构成5、拉伸实验中,应力-应变曲线初始部分的斜率和曲线下的面积分别反映材料的()。
A、拉伸强度、断裂伸长率B、杨氏模量、断裂能C、屈服强度、屈服应力D、冲击强度、冲击能6、在聚甲基丙烯酸甲酯的拉伸试验中,温度升高则()。
A、σB升高、εB降低,B、σB降低、εB升高,C、σB升高、εB升高,D、σB降低、εB降低,7、聚苯乙烯在张应力作用下,可产生大量银纹,下列说法错误的是()。
A、银纹是高度取向的高分子微纤构成。
B、银纹处密度为0,与本体密度不同。
C、银纹具有应力发白现象。
D、银纹具有强度,与裂纹不同。
8、杨氏模量、冲击强度、应变、切变速率的量纲分别是()。
A、N/m2, J/m2, 无量纲, S-1,B、N, J/m, 无量纲, 无量纲C、N/m2, J, 无量纲, 无量纲D、N/m2, J, m, S-19、可较好解释高抗冲聚苯乙烯(HIPS)增韧原因的为()。