抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)簡(jiǎn)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(guò)程。因此，拉伸試驗(yàn)對(duì)于金屬材料、橡膠材料和塑料材料的檢測(cè)具有很大的參考價(jià)值。測(cè)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(zhǎng)率。今天我們將詳細(xì)了解這兩個(gè)指標(biāo)。
一、抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)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(zhǎng)率以百分比(%)表示，通常是指試樣的位移量與原斷裂長(zhǎng)度的比值
斷裂伸長(zhǎng)率與伸長(zhǎng)率的區(qū)別材料的拉伸過(guò)程通常包含一個(gè)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(zhǎng)率通常是整個(gè)過(guò)程的伸長(zhǎng)率，而伸長(zhǎng)率通常只是發(fā)生塑性變形階段伸長(zhǎng)率的百分比。
二、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率試驗(yàn)注意事項(xiàng)
1、拉伸試驗(yàn)的試樣長(zhǎng)度:長(zhǎng)度越長(zhǎng)，產(chǎn)生弱環(huán)的機(jī)會(huì)越大，強(qiáng)度越低。因?yàn)檠乩w維長(zhǎng)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(zhǎng)，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(cè)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(zhǎng)率沒(méi)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(duì)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(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)率越小。纖維中的開(kāi)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(duì)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(duì)各種纖維的影響不盡相同，但都有一個(gè)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(zhǎng)率增加，拉伸模量降低。大多數(shù)纖維隨相對(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)率隨著相對(duì)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(zhǎng)率幾乎不受相對(duì)濕度的影響。相對(duì)濕度對(duì)纖維強(qiáng)度和伸長(zhǎng)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(zhǎng)機(jī)理當(dāng)纖維開(kāi)始受力時(shí)，其變形主要是纖維拉伸大分子鏈本身，即鍵長(zhǎng)和鍵角變形。拉伸曲線(xiàn)接近直線(xiàn)，基本符合胡克定律。當(dāng)外力進(jìn)一步增大時(shí)，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(shí)，大分子鏈的一部分被拉直，張力可能被拉開(kāi)，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(cuò)滑移，纖維變形相對(duì)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(cuò)滑移纖維大分子鏈在伸長(zhǎng)時(shí)基本平行時(shí)，大分子間距很近，分子鏈之間可以形成新的亞價(jià)鍵。此時(shí)，纖維主要通過(guò)分子鏈的鍵長(zhǎng)、鍵角的變化和二級(jí)鍵的斷裂而不斷地被拉伸和變形。進(jìn)入強(qiáng)化區(qū)時(shí)，纖維模星再次增加，直至纖維大分子骨架中大量?jī)r(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(dòng)損失。纖維伸長(zhǎng)的原因是:大分子的伸直和伸長(zhǎng)(鍵長(zhǎng)和鍵角的變化);方向的改進(jìn);和大分子之間的滑動(dòng)。
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