《高分子材料典型力学性能测试实验》实验报告
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在这一实验中将选取两种典型的高分子材料力学测试实验，即拉伸实验及冲
击试验作为介绍。

实验一：高分子材料拉伸实验
一、实验目的
（1）熟悉高分子材料拉伸性能测试标准条件、测试原理及其操作，了解测
试条件对测定结果的影响。

（2）通过应力—应变曲线，判断不同高分子材料的性能特征。

二、实验原理
在规定的实验温度、湿度和实验速率下，在标准试样（通常为哑铃形）的
两端沿轴向施加载荷直至拉断为止。

拉伸强度定义为断裂前试样承受最大载荷与试样的宽度和厚度的乘积的比值。

实验不仅可以测得拉伸强度，同时可得到断裂伸长率和拉伸模量。

玻璃态聚合物在拉伸时典型的应力-应变曲线如下：
是在较低温度下出现的不均匀拉伸，所以又称为冷拉。

将试样夹持在专用夹具上，对试样施加静态拉伸负荷，通过压力传感器、
形变测量装置以及计算机处理，测绘出试样在拉伸变形过程中的拉伸应力—应变曲线，计算出曲线上的特征点如试样直至断裂为止所承受的最大拉伸应力（拉伸强度）、试样断裂时的拉伸应力（拉伸断裂应力）、在拉伸应力－应变曲线上屈服
点处的应力（拉伸屈服应力）和试样断裂时标线间距离的增加量与初始标距之比（断裂伸长率，以百分数表示）。

所涉及的相关计算公式：
（1）拉伸强度或拉伸断裂应力或拉伸屈服应力或偏置屈服应力σt
σt 按式（1）计算：
（1）
式中σt—抗拉伸强度或拉伸断裂应力或拉伸屈服应力或偏置屈服应力，MPa；
p—最大负荷或断裂负荷或屈服负荷或偏置屈服负荷，N；
b—实验宽度，mm；d—试样厚度，mm。

（2）断裂伸长率εt εt 按式（2）计算：
式中εt——断裂伸长率，％；
（2）实验拉伸速度的选择：不同的材料由于尺寸效应不同，故应尽量减少缺陷和结构不均匀性对测定结果的影响，按国家标准规定的拉伸试样类型选择相应的实验速度。

四、实验仪器、用具及样条
（1）实验机：微机控制10 kN 电子万能试验机，试样的状态调节和实验环
境按GB2918 规定进行。

（2）游标卡尺
（3）实验样条：韧性及脆性材料按照规定注塑成型，Ⅰ型试样。

试样表面
应平整，无气泡、裂纹、分层及机械加工损伤等缺陷。

五、实验步骤
（1）准备两组标准试样（韧性、脆性）。

（2）测量试样中间平行部分的宽度和厚度，精确至0.01mm。

（3）熟悉万能试验机的面板、指示灯、显示窗等，进行实验参数设定。

（4）夹持试样，夹具夹持试样时，要使试样纵轴与上、下夹具中心连线相
拉伸实验结果中，图1和图2是相同材料PP在不同大小相同厚度的试样拉伸的结果，从中可以看出两个的力-位移曲线走位大致相同，但试样小的断裂伸长率大于试样大的断裂伸长率。

从图1和图3可以看出PP和PET两种不同材料在拉伸力学性能上截然不同。

PET的弹性模量、断裂模量、拉伸强度均大于PP，PET 的性能较韧，强度高；PP表现出相对软而韧的力学性质。

实验条件对拉伸性能的影响有：
1、温度增大，分子内活动加速，材料宏观性能明显变得软而韧，其拉伸强度降低而伸长率增大。

2、拉伸能速度直接影响材料抵抗外载荷的表现，拉伸速度增大，材料来不及发生变化而表现出相对脆性的断裂。

3、湿度对材料的影响类似于温度，断裂强度减小，伸长率增大。

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