上海交通大学：《高分子物理》课程教学资源（PPT课件）第六章 高聚物的力学性能

第六章 高聚物的力学性能 §1概述 1-1描述力学性能的基本物理量 1-2高聚物力学性能的特点 §2高聚物的拉伸行为 应力应变曲线 2-2玻璃态非晶高聚物的拉伸 2-3结晶高聚物的拉伸 2-4真应力-应变曲线几其屈服判据 §3高聚物的强度

第六章 高聚物的力学性能 §1 概述 1-1 描述力学性能的基本物理量 1-2 高聚物力学性能的特点 §2 高聚物的拉伸行为 2-1 应力应变曲线 2-2 玻璃态非晶高聚物的拉伸 2-3 结晶高聚物的拉伸 2-4 真应力-应变曲线几其屈服判据 §3 高聚物的强度

§1概述 描述力学性质的基本物理量 应力;应变形变);模强度;硬度等 拉伸强度(断裂强度)o;断裂伸长率巳 三种基本的应变类型 简单拉伸简单剪切均匀压缩

§1概述 1-1 描述力学性质的基本物理量 应力;应变(形变);模强度;硬度等 拉伸强度(断裂强度)σ;断裂伸长率ε 三种基本的应变类型 简单拉伸 简单剪切 均匀压缩

三种基本应变的模量 拉伸: 杨氏模量E(MPa) 0应力 E-应变 F F-拉伸力 E=-= A-试样原始截面积 E△ 0-试样原始长度 △1-伸长长度

三种基本应变的模量 • 拉伸: 杨氏模量 E (MPa) σ-应力 ε-应变 F-拉伸力 AO-试样原始截面积 lO-试样原始长度 Δl-伸长长度 0 A0 F E   =   =

三种基本应变的模量 剪切 剪切模量:G(MPa) s一剪切应力 Y一剪切应变=tgθ Ante

三种基本应变的模量 • 剪切: 剪切模量:G (MPa) σs ―剪切应力 γ ―剪切应变 = tg θ  =   = A tg F G 0 S

三种基本应变的模量 压缩: 体积模量B(Kg) P一流体静压力 △V一体积变化 P 原始体积 B △V

三种基本应变的模量 • 压缩: 体积模量 B (Kg) P ―流体静压力 ΔV ―体积变化 VO ―原始体积 V0 V P B  =

三种应变模量的关系 对于各向同性的材料有 E=2G(1+y)=3B(1-2V) v(泊松比):横向形变与纵向形变之比 m(横向形变) 0 △C(纵向形变)8 般材料v约为0.2~0.5 注意!上述四个参数中只有两个是独立的

三种应变模量的关系 对于各向同性的材料有 E = 2G (1+ν) = 3B (1-2 ν) ν(泊松比):横向形变与纵向形变之比 一般材料ν约为0.2~0.5 注意!上述四个参数中只有两个是独立的 ( ) ( ) 0 m m t t 0 0      −  =    = − 纵向形变 横向形变

不同材料的泊松比 材料名称泊松比材料名称泊松比 0.21 玻璃 0.25 锌钢铜 025-035石料 0.16~0.34 031~0.34聚苯乙系033 0.32~0.36聚乙烯 0.38 铅汞 045 赛璐珞 0.39 0.50 橡胶类 049~0.50

不同材料的泊松比 材料名称 泊松比 材料名称 泊松比 锌 0.21 玻璃 0.25 钢 0.25~0.35 石料 0.16~0.34 铜 0.31~0.34 聚苯乙系 0.33 铝 0.32~0.36 聚乙烯 0.38 铅 0.45 赛璐珞 0.39 汞 0.50 橡胶类 0.49~0.50

常用的几种力学强度 拉伸强度σt=P/bd(最大负荷/截面积)Mpa 1 Mpa=9. 8 kg/cm2 2 10 kg/cm4 弯曲强度0r=1.5(P1。/bd)MPa d 冲击强度01=W/ bd kg cm/cmn2 注意!不同方法测量结果会有不同

常用的几种力学强度 • 拉伸强度σt= P/bd （最大负荷/截面积)Mpa 1 Mpa = 9.8 kg/cm2 ≈ 10 kg/cm2 • 弯曲强度 σf = 1.5(Plo/bd) MPa • 冲击强度 σi = W/bd Kg cm/cm2 注意!不同方法测量结果会有不同

常见塑料的拉伸和弯曲强度 塑料名称拉伸强度伸长率拉伸模量弯曲强度弯曲模量 MP) (GP (MP (GP) 低压聚乙烯22~39 60~150084~09525~40 1.1~14 聚苯乙烯 35.2~63.3 12~25 2.8~3.5 61.2~984 ABS塑料 169~63.3 10~140 0.7~2.9 25.3~949 3.0 有机玻璃 49.2~77.3 2~10 3.2 914~119 聚丙烯 33.7~42.2 200~7001.2~14 42.2~56.2 12~1.6 聚氯乙烯 35.2~63.3 20~40 2.5~4.2 70.3~112 尼龙66 83 60 3.2~3.3 100~110 2.9~3.0 尼龙6 74~78 150 2.6 100 2.4~2.6 尼龙1010 100~25016 89 聚甲醛 62~68 60~75 8 6 聚碳酸酯 67 60~100 2.2~24 98~106 2.0~3.0 聚砜 72~85 20~100 2.5~29 108~127 2.8 聚酰亚胺 94.5 68 100 3.2 聚苯醚 865~89.530~8026~28 98~137 2.0~2.1 氯化聚醚 42.3 60~160 70~77 0.9 线性聚酯 80 200 2.9 117 聚四氟乙烯|14-25 250~35004 l1~14

常见塑料的拉伸和弯曲强度 塑料名称 拉伸强度 （MPa） 伸长率 % 拉伸模量 （GPa） 弯曲强度 （MPa） 弯曲模量 （GPa） 低压聚乙烯 22～39 60～150 0.84～0.95 25～40 1.1～1.4 聚苯乙烯 35.2～63.3 12～25 2.8～3.5 61.2～98.4 ABS塑料 16.9～63.3 10～140 0.7～2.9 25.3～94.9 3.0 有机玻璃 49.2～77.3 2～10 3.2 91.4～119 聚丙烯 33.7～42.2 200～700 1.2～1.4 42.2～56.2 1.2～1.6 聚氯乙烯 35.2～63.3 20～40 2.5～4.2 70.3～112 尼龙66 83 60 3.2～3.3 100～110 2.9～3.0 尼龙6 74～78 150 2.6 100 2.4～2.6 尼龙1010 52～55 100～250 1.6 89 1.3 聚甲醛 62～68 60～75 2.8 91～92 2.6 聚碳酸酯 67 60～100 2.2～2.4 98～106 2.0～3.0 聚砜 72～85 20～100 2.5～2.9 108～127 2.8 聚酰亚胺 94.5 68 ＞100 3.2 聚苯醚 86.5～89.5 30～80 2.6～2.8 98～137 2.0～2.1 氯化聚醚 42.3 60～160 1.1 70～77 0.9 线性聚酯 80 200 2.9 117 聚四氟乙烯 14～25 250～350 0.4 11～14

1-2高聚物力学性能的特点 高弹性一—高聚物特有 显示高弹性的温度范围(TgT 分子量温度范围(TT增宽 〔TTυ的范围决定了橡胶的使用温度范围

1-2 高聚物力学性能的特点 • 高弹性——高聚物特有 显示高弹性的温度范围(Tg~Tf ) 分子量 温度范围(Tg~Tf )增宽 (Tg~Tf )的范围决定了橡胶的使用温度范围