量
纵向单位宽度的增加
拉伸柔量：
柔
D 1
量
E
切变J 柔1量： 可压缩1 度：
G
B
不同材料的泊松比
材料名称 泊松比 材料名称 泊松比
锌
0.21
玻璃
0.25
钢 0.25~0.3 石料 0.16~0.3
5
4
铜 0.31~0.3 聚苯乙系 0.33 4
铝 0.32~0.3 聚乙烯 0.38 6
铅
0.45 有机玻璃 0.33
玻璃态高聚物的塑性 与屈服：
小形变的情况 大形变的情况
❖ 8.1.1应力应变曲线
研究玻璃态高聚物大形变 常用应力-应变实验，判断 高聚物材料的强弱，硬软， 韧脆。
❖ 重点难点：应力-应变曲线，细颈和银纹现象的理解，
屈服判据，聚合物的增强与增韧。
本章内容
❖ 8.1 聚合物的塑性和屈服
8.1.1应力应变曲线 8.1.2 聚合物的屈服
❖ 8.2 高聚物的断裂和强度
8.2.1 脆性断裂与韧性断裂 8.2.2 聚合物的强度 8.2.3 断裂理论 8.2.4 影响聚合物强度和韧性的因素------增强与增韧 8.2.5 疲劳
常见塑料的拉伸和弯曲强度
塑料名称
聚乙烯 聚苯乙烯 ABS塑料 有机玻璃 聚丙烯 聚氯乙烯 尼龙66 尼龙6 尼龙1010 聚甲醛 聚碳酸酯 聚砜 聚酰亚胺
聚苯醚
氯化聚醚 线性聚酯 聚四氟乙烯
拉伸强度 （MPa） 22～39 35.2～63.3 16.9～63.3 49.2～77.3 33.7～42.2 35.2～63.3 83 74～78 52～55 62～68 67 72～85 94.5
第八章 聚合物的 屈服和断裂
材料与化学工程系
内容提要
❖ 教学内容：聚合物的塑性与屈服，聚合物的应力-应
变曲线，细颈，银纹，屈服判据；聚合物的断裂与强 度，断裂理论，影响聚合物强度的因素与增强，聚合 物的增韧。
❖ 基本要求：识别非晶态聚合物、晶态聚合物和取向聚
合物的应力-应变曲线，掌握细颈和银纹的现象与理论 解释，掌握屈服判据，区分脆性断裂与韧性断裂，明 确聚合物的强度概念，了解断裂理论，掌握影响聚合 物强度的因素及增强的手段，认识聚合物增韧的途径 与机理及影响因素。
l0
真应变：
l dl i l l0 i
切应变： r tg
是偏斜角
压缩应变： V V0
张应力： F
A0
真应力： F
A
切应力：
s
F A0
压力P
杨氏模量E： F A0 l l0
切变模量： 体积模量：
G＝s F B P PV0
r A0tg
V
弹 性
泊淞比m m：
l l
模
横向单向单位宽度的
比强度——单位重量材料能承受的最大负荷
几种金属材料和塑料(增强)的比强度
材料名称
高级合金钢 A3钢 铝合金 铸铁 聚乙烯 尼龙66 玻璃增强尼龙66 聚酯玻璃钢 环氧玻璃钢 玻璃增强聚碳酸酯 芳香聚酰胺纤维 聚酯纤维 超高分子量聚乙烯纤维 聚苯并噁唑(纤维)
比重
8.0 7.85 2.8 7.4 0.95 1.12 1.3～1.5 1.8 1.73 1.4 1.45 1.38 0.97 1.56
86.5～89.5
42.3 80 14～25
伸长率 %
60～150 12～25 10～140 2～10 200～700 20～40 60 150 100～250 60～75 60～100 20～100 68
30～80
60～160 200 250～350
拉伸模量 （GPa） 0.84～0.95 2.8～3.5 0.7～2.9 3.2 1.2～1.4 2.5～4.2 3.2～3.3 2.6 1.6 2.8 2.2～2.4 2.5～2.9
拉伸强度（MPa）
1280 400 420 240 30 83 98～218 290 500 120～130 2800 1100 3500 5800
比强度
160 50 160 32 31.6 74.1 143 160 280 92.9 ~1900 ~800 ~3400 ~3700
8.1 聚合物的塑性和屈服
❖高弹性——高聚物特有
显示高弹性的温度范围(Tg~Tf) 分子量 温度范围(Tg~Tf)增宽 (Tg~Tf)的范围决定了橡胶的使用温度范围
❖粘弹性——力学行为对温度和时间 有强烈的依赖关系
为高聚物独特的力学行为 σ（应力） ε（应变） 在研究高聚物力学行为 T（温度） 时必须同时考虑
t（时间）
❖比强度特高
汞
0.50 橡胶类 0.49~0.5
0
几种常用的力学强度
❖ 拉伸强度 σt= P/bd （最大负荷/截面积)MPa 1 MPa = 9.8 kg/cm2 ≈ 10 kg/cm2
❖ 弯曲强度 σf = 1.5(Pl/bd) MPa
❖ 冲击强度 σi = W/bd Kgcm/cm2 注意!不同方法测量结果会有不同
表征材料力学性能的基本物理量
简单拉伸
F
受
力
l0
方
式
F
简单剪切
F θ F
均匀压缩
参数
, , , , ,
受 外力F是与截面 外力F是与界面 材料受到的 力 垂直，大小相等，平行，大小相等，是围压力。 特 方向相反，作用 方向相反的两个 点 在同一直线上的 力。
两个力。
应变 应力
张应变： l l0
2.6～2.8
1.1 2.9 0.4
弯曲强度 （MPa） 25～40 61.2～98.4 25.3～94.9 91.4～119 42.2～56.2 70.3～112 100～110 100 89 91～92 98～106 108～127 ＞100
98～137
70～77 117 11～14
弯曲模量 （GPa） 1.1～1.4
3.0
1.2～1.6
2.9～3.0 2.4～2.6 1.3 2.6 2.0～3.0 2.8 3.2
2.0～2.1
0.9
聚合物力学性质的特点
❖ 是已知材料中变性范围最宽的力学性质。即力学性质 的多样性。例如液体有软弹性、硬弹性、刚性、脆性、 韧性等。可以从纯粘性经粘弹性到纯弹性，为应用提 供了广阔的选择余地。
❖ 例子： 1. PS制品很脆，一敲就碎（脆性） 2. 尼龙制品很坚韧，不易变形，也不易破碎（韧性） 3. 轻度交联的橡胶拉伸时，可伸长好几倍，力解除后基
本恢复原状（弹性） 4. 胶泥变形后，却完全保持新的形状（粘性） ❖ 力学性对温度和时间有强烈的信赖性。造成以上特点
的原因：归结为聚合物的长链分子结构。