抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)簡單易操作，制樣方便，是材料力學(xué)性能中的試驗(yàn)之一。拉伸試驗(yàn)中的彈性變形、塑性變形、斷裂等階段能真實(shí)反映材料抵抗外力作用的全過程。因此，拉伸試驗(yàn)對于金屬材料、橡膠材料和塑料材料的檢測具有很大的參考價(jià)值。測試塑料拉伸性能的指標(biāo)有很多。但總結(jié)兩點(diǎn)其實(shí)就是材料強(qiáng)度和塑性數(shù)據(jù)。這兩點(diǎn)的關(guān)鍵指標(biāo)是抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長率。今天我們將詳細(xì)了解這兩個指標(biāo)。
一、抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長率的分別定義
1、抗拉強(qiáng)度是材料的最大均勻塑性變形應(yīng)力。在拉伸試驗(yàn)中，直至最大拉伸應(yīng)力斷裂的試樣的拉伸強(qiáng)度為拉伸強(qiáng)度。
2、斷裂伸長率以百分比(%)表示，通常是指試樣的位移量與原斷裂長度的比值
斷裂伸長率與伸長率的區(qū)別材料的拉伸過程通常包含一個塑性變形階段，塑性變形發(fā)生在屈服點(diǎn)之后，達(dá)到斷裂點(diǎn)之后發(fā)生斷裂。因此，斷裂伸長率通常是整個過程的伸長率，而伸長率通常只是發(fā)生塑性變形階段伸長率的百分比。
二、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率試驗(yàn)注意事項(xiàng)
1、拉伸試驗(yàn)的試樣長度:長度越長，產(chǎn)生弱環(huán)的機(jī)會越大，強(qiáng)度越低。因?yàn)檠乩w維長度方向的強(qiáng)度不均勻，所以纖維總是在特別薄弱的地方斷裂。樣品越長，薄弱環(huán)結(jié)的概率越大，損壞的可能性越大，強(qiáng)度降低
2、拉伸試驗(yàn)中的樣品數(shù)量︰根數(shù)越多，強(qiáng)度越低的單纖維。因?yàn)槭械睦w維數(shù)量越多，從束的強(qiáng)度計(jì)算的平均單纖維強(qiáng)度越低，平均強(qiáng)度比單次測星的低。
3、拉伸試驗(yàn)的拉伸速度:速度越大，強(qiáng)度越大，初始模量越大。正常情況下，隨著拉伸速度的增加，斷裂強(qiáng)度、初始模量和屈服應(yīng)力增加，斷裂伸長率沒有規(guī)律性。
三、影響纖維拉伸性能的因素
內(nèi)部結(jié)構(gòu)對拉伸強(qiáng)度的影響
1、大分子結(jié)構(gòu)(大分子柔韌性，高分子聚合)︰纖維斷裂取決于大分子的相對滑移和分子鏈斷裂。大分子的平均聚合度越小，大分子的結(jié)合力越小，越容易滑移，纖維強(qiáng)度越低，伸長率越大;相反，大分子的平均聚合度越大，大分子的結(jié)合力越大，可能發(fā)生的滑移越小，因此纖維強(qiáng)度越高，伸長率越小。
2、分子結(jié)構(gòu)(取向度、結(jié)晶度)︰取向度越高，大分子排列越平行，拉伸過程中受到應(yīng)力的大分子越多，纖維越大，強(qiáng)度越大，斷裂伸長率越小。纖維中的開裂孔缺陷、形態(tài)結(jié)構(gòu)和不均勻性導(dǎo)致強(qiáng)度降低。
外部環(huán)境對拉伸強(qiáng)度的影響溫度和濕度:空氣的溫度和濕度影響纖維的溫度和濕度以及回潮，從而影響纖維的強(qiáng)度。溫度對各種纖維的影響不盡相同，但都有一個普遍規(guī)律:在纖維大分子回潮率高、溫度高、熱能大的條件下，大分子的柔韌性提高，粘合強(qiáng)度增加。分子間減弱，纖維強(qiáng)度降低，斷裂伸長率增加，拉伸模量降低。大多數(shù)纖維隨相對濕度的增加而增加，纖維中的含水量增加，分子間結(jié)合越弱，結(jié)晶區(qū)越松散，因此纖維強(qiáng)度降低，伸長率增加，初始模量降低。然而，天然纖維素羊毛的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率隨著相對濕度的增加而增加。在化學(xué)纖維中，滌綸和丙綸基本上是不吸濕的，它們的強(qiáng)度和伸長率幾乎不受相對濕度的影響。相對濕度對纖維強(qiáng)度和伸長率的影響根據(jù)每種吸濕性的強(qiáng)弱而有所不同。吸濕能力越大，效果越顯著。
拉伸斷裂和伸長機(jī)理當(dāng)纖維開始受力時，其變形主要是纖維拉伸大分子鏈本身，即鍵長和鍵角變形。拉伸曲線接近直線，基本符合胡克定律。當(dāng)外力進(jìn)一步增大時，非晶區(qū)的大分子鏈克服分子鏈間的亞價(jià)鍵合力，進(jìn)一步拉伸取向。此時，大分子鏈的一部分被拉直，張力可能被拉開，可能是不規(guī)則的。晶體部分的提取。亞價(jià)鍵斷裂導(dǎo)致非晶區(qū)大分子逐漸位錯滑移，纖維變形相對顯著，模顯逐漸降低，這導(dǎo)致纖維進(jìn)入屈服區(qū)。當(dāng)位錯滑移纖維大分子鏈在伸長時基本平行時，大分子間距很近，分子鏈之間可以形成新的亞價(jià)鍵。此時，纖維主要通過分子鏈的鍵長、鍵角的變化和二級鍵的斷裂而不斷地被拉伸和變形。進(jìn)入強(qiáng)化區(qū)時，纖維模星再次增加，直至纖維大分子骨架中大量價(jià)鍵斷裂，導(dǎo)致纖維解體。纖維斷裂的原因是:大分子骨架斷裂;大分子之間的滑動損失。纖維伸長的原因是:大分子的伸直和伸長(鍵長和鍵角的變化);方向的改進(jìn);和大分子之間的滑動。
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