强迫高弹形变
链段沿外力方向取向 加热至Tg以上可恢复
III Viscous flow
粘流形变
整链相互滑移或断链 不可回复

B
Y
I
II
III
0
y
b
Types of stress-strain curve 应力-应变曲线的类型
序号 类型
1
2
硬而脆 硬而强
3 强而韧
4 软而韧
5 软而弱
曲线
模量
高
在屈服点，韧性高分子试样上常出现与拉伸 方向约成45角倾斜的剪切滑移变形带(Shear band)，且逐渐生成对称的细颈
Aα

A0
cos
F F sin
F F cos
法向 应力


F A

F A0
cos2

0
cos2
F A
切向 应力

F
A

F A0
sin
y
Y
b
B
B: break point 断裂点
b: break strength 断裂强度 b: elongation at break 断裂伸长率
Tensile strength 拉伸强度
t y , b
Young's modulus 杨氏模量
Y’

0
y
b
E tan
d 0 d
屈服点定义
' 1
1
1
2
1


d d
'

'

0


y

1 0

d ' ' d 1
在真应力-应变图上，从横坐标点 = 1向曲线作切线，其切点为屈 服点，对应的真应力是屈服真应力
适用条件？？？？
Three types of true stress-strain curve 三种真应力-应变曲线
化学结构
化学组成 分子量及其分布 支化、交联
物理结构
结晶及取向 晶区大小与形状 形态
试验条件—温度、速率等
9.2 Yielding and cold drawing of Polymer
聚合物的屈服与冷拉
高分子应力应变行为的一般特点
线弹性阶段 屈服阶段，伴随一个应力下降过
程(软化softening) 颈缩形成及其扩展(成颈necking) 应力增大(硬化hardening) 断裂
从横坐标点可向曲线上作二条切线 在A处达极大值，成颈，进一步拉伸时工程应力沿曲线下降至B点，之后 工程应力稳定在B点，试样被拉，细颈稳定扩展，直至试样全部变成细颈， 最后，进一步拉伸则继续发展直至断裂
Factors influencing stress-strain curves of polymers 高分子应力~应变曲线的影响因素
高
高
拉伸强度
中
高
高
断裂伸长率 小
中
例
PS
PMMA 酚醛树脂
硬PVC AS
PC ABS HDPE
软~硬：模量 强~弱：拉伸强度
低
低
中
低
很大
中
大
小
硫化橡胶 未硫化橡胶
软PVC
齐聚物
韧~脆：断裂能
Considère drawing Considère作图法
How to find yield point in true stress-strain curve?
Mechanical Properties
Tensile 拉伸 拉伸强度，拉伸(杨氏)模量，断裂伸长率， 屈服强度，100％定伸应力…
Compress 压缩 压缩强度，体积模量…
Impact 冲击 悬臂梁，简支梁，落锤，缺口，无缺口…
Banding 弯曲 弯曲强度，弯曲模量
Shear 剪切 剪切强度，剪切模量
'
d ' ' d
' d
d 1
' d
d 1
AB
0
1 0
1 0

从横坐标点不能向曲线上作切线 高分子拉伸时，随负荷增大而均匀伸长，不能成颈 (橡胶)
从横坐标点可向曲线上作一条切线，切点即为屈服点 高分子拉伸时，随负荷增大而均匀伸长，到切点时成颈，随后细颈逐渐 变细，负荷下降直至断裂
…
9.1 Stress-Strain Behavior of Polymers
高分子的应力-应变行为
Term definition 基本术语定义
Tensile stress F
拉伸应力
A0
F
A0
A
Tensile strain l l0 l
拉伸应变
l0
l0
l0 l
True stress
切向应力与材料的抗剪切能力相关，极限值取决于分子间内聚力
材料在切向应力作用下的屈服，往往发生分子链的相对滑移
垂直应力下的 分子链断裂
剪切应力下的 分子链滑移
Principle of yielding 屈服原理
Fracture energy 断裂能: OYB面积
屈服点Y前断裂——脆性断裂 屈服点Y后断裂——韧性断裂
Molecular motion during tensile test 拉伸过程中高分子链的运动
I Elastic deformation
普弹形变
键长键角运动，可回复
II Forced rubber-like deformation
真应力

y

0

' F
A
l
无体积变化
且均匀变形
F
A A0l0 A0 l 1

'

F A

A0
F
/ 1

1

适用条件？？？？
Typical stress-strain curve
Y: yield point 屈服点

y: yield strength 屈服强度 y: elongation at yield 屈服伸长率
冷拉前，高分子发生明显的屈服，试样测试区出现一处、或几处 “颈缩”
随冷拉的进行，细颈部分不断发展，形变量不断增大，而应力几乎保持不 变，直到整个试样测试区全部变细
继续拉伸，应力上升(应变硬化)，直至断裂
Principle of yielding 屈服原理
高分子为什么会屈服？屈服后为什么会产生细颈？ 细颈为什么会扩展？
cos

1 2

0
sin 2
A
F

F
F
A0
Analysis of the stress during tensile test
Principle of yielding 屈服原理
法向应力与抗拉能力相关，而抗拉极限取决于分子主链的强度(键能)
材料在法向应力作用下的破坏，往往伴随主链的断裂