【正文】 ??..?y?t 2 ???t 1?b.t??t??高分子材料性能學(xué) 60 環(huán)境壓力的影響 圖 121 聚苯乙烯的應(yīng)力 應(yīng)變曲線 隨環(huán)境壓力的變化（ T=31℃ ） 右圖可見， PS在低環(huán)境壓力 （常壓）下呈脆性斷裂特點， 強(qiáng)度與斷裂伸長率都很低。 與脆 韌轉(zhuǎn)變溫度相似，根據(jù)圖中兩曲線交點，可以定義脆 韌轉(zhuǎn)變（拉伸）速率 。 b?y?T Tb， ＞ ，受外力作用時，材料先屈服，出現(xiàn)細(xì)頸和很大變形后才斷裂，呈韌性斷裂特征。兩曲線交點對應(yīng)的溫度稱脆 韌轉(zhuǎn)變溫度 。 高分子材料性能學(xué) 55 特殊的應(yīng)力－應(yīng)變曲線 圖 116 SBS的應(yīng)力 應(yīng)變曲線 圖 117 硬彈性聚丙烯的應(yīng)力 應(yīng)變曲線 高分子材料性能學(xué) 56 影響拉伸行為的外部因素 溫度的影響 ??1 2 3 4 5 6 7 8 9 ?非晶態(tài)高聚物不同溫度下的應(yīng)力 應(yīng)變曲線 1， 2溫度低于脆性溫度，材料處于硬玻璃態(tài)，無強(qiáng)迫高彈性 3， 4， 5溫度處于脆性溫度與玻璃化溫度之間，為軟玻璃態(tài) 6， 7， 8溫度處于玻璃化溫度與黏流溫度之間，為高彈態(tài) 9溫度處于黏流溫度以上，為黏流態(tài) 高分子材料性能學(xué) 57 ??1 2 3 4 5 6 7 ?晶態(tài)高聚物不同溫度下的應(yīng)力 應(yīng)變曲線 1， 2溫度低于脆性溫度，拉伸行為類似彈性固體 3， 4， 5溫度介于脆性溫度與玻璃溫度之間，為軟玻璃態(tài) 7溫度介于 Tb與 Tg之間，為軟玻璃態(tài)，行為類似強(qiáng)迫高彈性 6溫度較高，低于熔點，拉伸行為類似非晶態(tài)橡膠 高分子材料性能學(xué) 58 圖 119 斷裂強(qiáng)度 和屈服強(qiáng)度隨溫度的變化趨勢 虛線 —— 高拉伸速率 實線 —— 低拉伸速率 材料的拉伸斷裂強(qiáng)度 和屈服強(qiáng)度 隨環(huán)境溫度而發(fā)生變化，屈服強(qiáng)度受溫度變化的影響更大些。 第二階段， 細(xì)頸的發(fā)展階段。材料塑性變形過程中仍然保留著彈性變形，所以整個變形過程是彈性加塑性變形過程，可稱為彈塑性變形。 高分子材料性能學(xué) 46 （ 3） 內(nèi)耗 ??理想彈性行為 高分子材料性能學(xué) 47 1?? 1?ε σ 0 1???1?A C D B E 橡膠拉伸和回縮的應(yīng)力 應(yīng)變曲線 ?內(nèi)耗也稱為材料循環(huán)韌性，表示材料在交變載荷下吸收不可逆變形供的能力，又稱消振性 高分子材料性能學(xué) 48 ?塑性變形 是微觀結(jié)構(gòu)的相鄰部分產(chǎn)生永久性位移，而不引起材料斷裂的現(xiàn)象。 彈簧 薄膜傳感器 動畫引自九江學(xué)院杜大明 《 材料科學(xué)基礎(chǔ) 》 ppt 非理想彈性變形 高分子材料性能學(xué) 44 滯彈性示意圖 ???A B ?a b c e d O H 正彈性后效 加載時應(yīng)變落后于應(yīng)力 反彈性后效 卸載時應(yīng)變落后于應(yīng)力 高分子材料性能學(xué) 45 定義 ：材料在外力作用下彈性和粘性兩種變形機(jī)理同時存在的一種力學(xué)行為 粘性 ：液體或溶體內(nèi)質(zhì)點間或流層間因相對運(yùn)動而產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力以反抗相對運(yùn)動的性質(zhì)。 （ 2）比例極限 σp： 是保持應(yīng)力與應(yīng)變成正比關(guān)系的最大應(yīng)力，即在應(yīng)力 應(yīng)變曲線上剛開始偏離直線時的應(yīng)力 0AF pp ??（ 3）彈性極限 σe： 是材料發(fā)生可逆的彈性變形的上限應(yīng)力值，應(yīng)力超過此值，則材料發(fā)生塑性變形 。 VTVT lSlUf,?????? ????????? ???材料在等溫、等容條件下發(fā)生彈性回復(fù)的驅(qū)動力由內(nèi)能變化和熵變兩部分組成。 ?交聯(lián)度大時： 鏈段運(yùn)動困難，玻璃化轉(zhuǎn)變難以發(fā)生，材料始終處于玻璃態(tài) 高分子材料性能學(xué) 34 高分子材料的拉伸行為 啞鈴狀試件 L0=或 1/2 高分子材料性能學(xué) 35 y 屈服點 e彈性極限點 冷拉 σ ε 應(yīng)變軟化 應(yīng)變硬化 ?e ?b ?y ?e ?b ?y p比例極限 ?p ?p b 斷裂點 p比例極限 線型非晶態(tài)高聚物的應(yīng)力 應(yīng)變曲線 高分子材料性能學(xué) 36 拉伸過程高分子鏈的三種運(yùn)動情況： ▲彈性形變（開始～ e點） ▲強(qiáng)迫高彈形變 ▲塑性變形 e y（ 屈服點 ） 高分子材料性能學(xué) 37 動畫引自九江學(xué)院杜大明 《 材料科學(xué)基礎(chǔ) 》 ppt 彈性變形與塑性變形 高分子材料性能學(xué) 38 ?彈性變形 材料產(chǎn)生彈性變形的本質(zhì)是構(gòu)成材料的原子（離子）或分子自平衡位置產(chǎn)生可逆位移的反映。流動取決于相對分子質(zhì)量大小。 塑料、纖維 高彈態(tài) Tg～ Tf 鏈段 形變大，形變可逆，彈性模量較小。 2個泊松比： 對面向力為 Vpt 對側(cè)向力為 Vtp 高分子材料性能學(xué) 29 高分子材料的分子運(yùn)動和力學(xué)狀態(tài)轉(zhuǎn)變 高分子材料的分子運(yùn)動特點 （ 1）運(yùn)動單元和模式的多重性 （ 2）分子運(yùn)動的時間依賴性 ? ? ?/0 textx ??（ 3）分子運(yùn)動的溫度依賴性 RTEo e /?? ??高分子材料性能學(xué) 30 高分子材料的力學(xué)狀態(tài)及轉(zhuǎn)變 ● 線型非晶態(tài)高聚物的形變 溫度曲線 A B C D E Tb Tg Tf T/℃ 形變 % A玻璃態(tài) B過渡區(qū) C高彈態(tài) D過渡區(qū) E黏流態(tài) Tb脆化溫度； Tg玻璃化溫度； Tf黏流溫度 高分子材料性能學(xué) 31 ● 線型非晶態(tài)高聚物的三種物理狀態(tài)的對比 三種物理狀態(tài) 運(yùn)動單元 力學(xué)行為特征 應(yīng)用 玻璃態(tài) Tb～ Tg 鍵長、鍵角 基團(tuán) 形變小，并且形變可逆，屬于普彈性能。也就是說 EG，即拉伸比剪切困難 . 這是因為在拉伸時高分子鏈要斷鍵，需要較大的力；剪切時是層間錯動，較容易實現(xiàn)。橫向應(yīng)變對軸向應(yīng)變之比稱為泊松比，以 ν 表示 00llmm?????軸向應(yīng)變橫向應(yīng)變? 可以證明沒有體積變化時， υ ＝ ，橡膠拉伸時就是這種情況。模量的倒數(shù)稱為柔量，是材料容易形變程度的一種表征。發(fā)生體積形變，體積由 V0縮小至 V。 高分子材料性能學(xué) 20 （ 1）簡單拉伸 外力 F是垂直于截面積的大小相等、方向相反并作用于同一直線上的兩個力 . 拉伸應(yīng)變： 000lllll ?????拉伸應(yīng)力： 0AF??A0 l0 l ? l A F F 高分子材料性能學(xué) 21 真應(yīng)力 真應(yīng)變 真應(yīng)力： 真應(yīng)變 : 證明？ AF?真?00ln0 llldld ll??? ?? ? ?? 真)1l n (lnln000?? ?????????? ????lllll真)1( ??? ??真真??,真??,真應(yīng)力 應(yīng)變曲線 工程應(yīng)力 應(yīng)變曲線 高分子材料性能學(xué) 22 （ 2）簡單切變 材料受到的力 F是與截面相平行、大小相等、方向相反的兩個力。 常見的三大失效形式： 磨損、腐蝕、斷裂 高分子材料性能學(xué) 19 力學(xué)性能的基本指標(biāo) 應(yīng)力與應(yīng)變 當(dāng)材料受到外力作用，它所處的條件又不能產(chǎn)生慣性移動時，其幾何形狀和尺寸會發(fā)生變化，這種變化就稱為 應(yīng)變 ，亦可稱為 形變 。即材料抵抗外載引起變形和斷裂的能力。 高分子材料性能學(xué) 5 聚酯纖維 (滌綸，如 PET) 聚酰胺纖維（如尼龍，錦綸） 腈綸 (PAN) 丙綸 (PP) 維綸（ PVA） 彈性模量較大，約 109~1010Pa。高分子材料性能學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 A323 彭 志 平 高分子材料性能學(xué) 2 一、材料分類 金屬材料 無機(jī)非金屬材料 高分子材料 復(fù)合材料 緒 論 高分子材料性能學(xué) 3 熱