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拉伸试验如何计算抗拉强度和断裂伸长率

发布时间: 2022-04-25  点击次数: 1848次

抗拉强度试验简单易操作,制样方便,是材料力学性能中的试验之一。拉伸试验中的弹性变形、塑性变形、断裂等阶段能真实反映材料抵抗外力作用的全过程。因此,拉伸试验对于金属材料、橡胶材料和塑料材料的检测具有很大的参考价值。测试塑料拉伸性能的指标有很多。但总结两点其实就是材料强度和塑性数据。这两点的关键指标是抗拉强度和断裂伸长率。今天我们将详细了解这两个指标。

一、抗拉强度、断裂伸长率的分别定义

1、抗拉强度是材料的最大均匀塑性变形应力。在拉伸试验中,直至最大拉伸应力断裂的试样的拉伸强度为拉伸强度。

2、断裂伸长率以百分比(%)表示,通常是指试样的位移量与原断裂长度的比值

断裂伸长率与伸长率的区别材料的拉伸过程通常包含一个塑性变形阶段,塑性变形发生在屈服点之后,达到断裂点之后发生断裂。因此,断裂伸长率通常是整个过程的伸长率,而伸长率通常只是发生塑性变形阶段伸长率的百分比。

 

、拉伸强度、断裂伸长率试验注意事项

1、拉伸试验的试样长度:长度越长,产生弱环的机会越大,强度越低。因为沿纤维长度方向的强度不均匀,所以纤维总是在最薄弱的地方断裂。样品越长,最薄弱环结的概率越大,损坏的可能性越大,强度降低

2、拉伸试验中的样品数量︰根数越多,强度越低的单纤维。因为束中的纤维数量越多,从束的强度计算的平均单纤维强度越低,平均强度比单次测星的低。

3、拉伸试验的拉伸速度:速度越大,强度越大,初始模量越大。正常情况下,随着拉伸速度的增加,断裂强度、初始模量和屈服应力增加,断裂伸长率没有规律性。

 

、影响纤维拉伸性能的因素

内部结构对拉伸强度的影响

1、大分子结构(大分子柔韧性,高分子聚合)︰纤维断裂取决于大分子的相对滑移和分子链断裂。大分子的平均聚合度越小,大分子的结合力越小,越容易滑移,纤维强度越低,伸长率越大;相反,大分子的平均聚合度越大,大分子的结合力越大,可能发生的滑移越小,因此纤维强度越高,伸长率越小。

2、分子结构(取向度、结晶度)︰取向度越高,大分子排列越平行,拉伸过程中受到应力的大分子越多,纤维越大,强度越大,断裂伸长率越小。纤维中的开裂孔缺陷、形态结构和不均匀性导致强度降低。

外部环境对拉伸强度的影响温度和湿度:空气的温度和湿度影响纤维的温度和湿度以及回潮,从而影响纤维的强度。温度对各种纤维的影响不尽相同,但都有一个普遍规律:在纤维大分子回潮率高、温度高、热能大的条件下,大分子的柔韧性提高,粘合强度增加。分子间减弱,纤维强度降低,断裂伸长率增加,拉伸模量降低。大多数纤维随相对湿度的增加而增加,纤维中的含水量增加,分子间结合越弱,结晶区越松散,因此纤维强度降低,伸长率增加,初始模量降低。然而,天然纤维素羊毛的断裂强度和断裂伸长率随着相对湿度的增加而增加。在化学纤维中,涤纶和丙纶基本上是不吸湿的,它们的强度和伸长率几乎不受相对湿度的影响。相对湿度对纤维强度和伸长率的影响根据每种吸湿性的强弱而有所不同。吸湿能力越大,效果越显着,

 

拉伸断裂和伸长机理当纤维开始受力时,其变形主要是纤维拉伸大分子链本身,即键长和键角变形。拉伸曲线接近直线,基本符合胡克定律。当外力进一步增大时,非晶区的大分子链克服分子链间的亚价键合力,进一步拉伸取向。此时,大分子链的一部分被拉直,张力可能被拉开,可能是不规则的。晶体部分的提取。亚价键断裂导致非晶区大分子逐渐位错滑移,纤维变形相对显着,模显逐渐降低,这导致纤维进入屈服区。当位错滑移纤维大分子链在伸长时基本平行时,大分子间距很近,分子链之间可以形成新的亚价键。此时,纤维主要通过分子链的键长、键角的变化和二级键的断裂而不断地被拉伸和变形。进入强化区时,纤维模星再次增加,直至纤维大分子骨架中大量价键断裂,导致纤维解体。纤维断裂的原因是:大分子骨架断裂;大分子之间的滑动损失。纤维伸长的原因是:大分子的伸直和伸长(键长和键角的变化);方向的改进;和大分子之间的滑动。

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