高分子材料的斷裂ppt課件(已修改)
2025-05-16 18:06 本頁面
【正文】 第 3章 高分子材料的斷裂 高分子材料性能學(xué) 2 本章將在斷裂力學(xué)的基礎(chǔ)上簡要的介紹高分子材料斷裂的類型、斷裂形態(tài)、斷裂機(jī)理和影響因素。 本 章 內(nèi) 容 主要內(nèi)容 : 1）高分子材料斷裂概述 2）高聚物的斷裂理論 3）斷裂韌度 高分子材料性能學(xué) 3 ?脆性斷裂和韌性斷裂 ?高聚物韌 脆轉(zhuǎn)變的影響因素 ?Griffith斷裂理論 ?應(yīng)力場強(qiáng)因子 KI ?斷裂韌度 KIC ?斷裂韌度的 K判據(jù) 重點(diǎn)： 高分子材料性能學(xué) 4 的斷裂 直接加載下的斷裂 疲勞斷裂 蠕變斷裂 斷裂概述 環(huán)境應(yīng)力開裂 摩損磨耗 高分子材料性能學(xué) 5 從斷裂的性質(zhì)來分，高分子材料的宏觀斷裂可分為脆性斷裂和韌性斷裂兩大類。 脆性斷裂或韌性斷裂通常是以應(yīng)力 — 應(yīng)變曲線的形狀和破壞時(shí)的斷面形態(tài)來區(qū)分的。 脆性斷裂 韌性斷裂 高分子材料性能學(xué) 6 脆性斷裂 韌性斷裂 斷面形態(tài) 高分子材料性能學(xué) 7 脆性斷裂：法向應(yīng)力分量 韌性斷裂：切應(yīng)力分量 n?t??????? ? 20200c osc osc os/ c os/ ??????? AFAFAF nn??????? ? 2s i n21c o ss i nc o s/ s i n/ 000???????? AFAFAF tt高分子材料性能學(xué) 8 θ = 0186。的截面上（橫截面），法向應(yīng)力最大 θ = 45186。的截面上，切向應(yīng)力最大 高分子材料性能學(xué) 9 ?法向應(yīng)力 → 抗拉伸能力 → 取決于分子主鏈的強(qiáng)度 （鍵能） → 破壞 → 主鏈的斷裂。 ?切向應(yīng)力 → 抗剪切能力 → 取決于分子間內(nèi)聚力 → 屈服 → 分子鏈的相對滑移 高分子材料性能學(xué) 10 最大抗拉伸能力為臨界抗拉伸強(qiáng)度 最大抗剪切能力為臨界抗剪切強(qiáng)度 nc?tc?tc ?? ?以主鏈斷裂為特征的脆性斷裂，斷面垂直于拉伸方向（ θ= 0186。），斷面光滑。 tc ?? ?首先發(fā)生屈服，分子鏈段相對滑移，沿剪切方向取向，繼之發(fā)生的斷裂為韌性斷裂，斷面粗糙，通常與拉伸方向的夾角 θ= 45186。 高分子材料性能學(xué) 11 發(fā)生破壞時(shí)首先為脆性斷裂的材料為 脆性材料 tc ?? ?tc ?? ?容易發(fā)生韌性屈服的材料為 韌性材料 nc? tc?聚合物 / MPa / MPa PS SAN PMMA PVC PC PES PEEK 40 56 74 67 87 80 120 48 73 49 39 40 56 62 高分子材料性能學(xué) 12 脆性斷裂和韌性斷裂的比較 脆性斷裂 韌性斷裂 應(yīng)力 應(yīng)變曲線 線性 非線性 屈服 無 有 應(yīng)變量 小 大 斷裂能 小 大 斷面形貌 光滑 粗糙 斷裂原因 法向應(yīng)力 剪切應(yīng)力 斷裂方式 主鏈斷裂 分子間滑移 高分子材料性能學(xué) 13 3 高聚物韌 脆轉(zhuǎn)變的影響因素 σbT和 σyT曲線的交點(diǎn)即為高分子材料韌脆轉(zhuǎn)變點(diǎn) Tb，高于這一點(diǎn)以上的溫度，材料總是韌性的。 高分子材料性能學(xué) 14 （ 1）溫度和應(yīng)變速率 ?yTb 2 ?TTb 1?b..?y?t 2 ???t 1?b.溫度增加，韌脆轉(zhuǎn)變點(diǎn)向低溫移動， 材料變韌 應(yīng)變速率增加，韌脆轉(zhuǎn)變點(diǎn)移向高溫， 材料變脆 高分子材料性能學(xué) 15 （ 2）分子量 分子量變大將減小斷裂應(yīng)力， Tb移向高溫，高聚物變脆 nMBA ??拉伸強(qiáng)度（ 3）支化：影響較復(fù)雜 （ 4）交聯(lián)： 增加屈服應(yīng)力， Tb移向高溫，材料變脆。 （ 5） 增塑： 對屈服應(yīng)力的降低比對斷裂應(yīng)力降低得多，
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