细颈---不均匀形变
不均匀性：几何因素；结构因素
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特征
(1)屈服应变大：高聚物的屈服应变比 金属大得多，金属0.01左右，高聚物 0.2左右（例如PMMA的切变屈服为 0.25，压缩屈服为0.13） (2)屈服过程有应变软化现象：许多高 聚物在过屈服点后均有一个应力不太 大的下降，叫应变软化，这时应变增 大，应力反而下降。
应变速率
拉伸速率 模量 ，屈服应力 ， 断裂强度 ， 断裂伸长率
增加应变速率与 降低温度效应相似
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结晶聚合物的S-S曲线
冷拉伸(cold drawing)
（成颈） 非晶区先形变，球晶形变； 在比Tg低得多到接近Tm，
均可成颈 除去外力，加热到接近Tm，
部分回复
成颈：球晶变形
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结晶聚合物的S-S曲线
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(3)屈服应力依赖应变速率：应变速率增大， 屈服应力增大。
真应力
4 3 2
1
1——0.2吋分
应
变
2——0.8吋/分
速
率
3——1.13吋/分
增
大
4——1.28吋/分
真应变 应变速率对PMMA真应力应变曲线的影响
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(4)屈服应力依赖于温度：温度升高，屈服应力下 降。在温度达到 T g 时，屈服应力等于0
变却增加很多
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B点：屈服点 B点时对应的应力—屈服应力 B点时对应的应变—屈服应变
C点：断裂点 C点对应的应力—断裂应力（断裂强 度）—抗拉强度 C点对应的应变—断裂伸长率
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Stress-Strain Curve
非晶态聚合物
温度在Tg以下几十度、一定速率
屈服-细颈（neck）-应变软化-颈缩阶段 -细颈-取向硬化
影响因素
温度 应变速率 结晶度 结晶形态
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聚合物力学类型
软而弱
软而韧
硬而脆
硬而强
硬而韧
聚合物应力 —应变曲线
模量 （刚性）
应 屈服应力 力 （强度） 应 变 极限强度 曲 （强度） 线 特 断裂伸长 点 （延性）
应力应变曲线 下面积（韧）
低 低 低 中等 小
实 例
聚合物凝胶
低
高
高
低
高
高
力学参量
力学性质
弹性模量
刚性
屈服点
弹性
断裂伸长
延性
屈服应力
强度
（或断裂强度、抗拉强度）
应力应变曲线下部的面积 韧性
弹性线下部的面积
回弹性
6
2 应力-应变曲线
高聚物的应力—应变综合曲线
C断裂点
B（屈服点）
线性
弹性
塑性
屈服应变
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上面是典型的应力—应变曲线 实际聚合物材料，通常是综合曲线的一
部分或是其变异 。 处于玻璃态的塑料只在一段范围内才具
（强迫高弹形变，Tb 以上） 屈服点以后材料大形变机理：高分子的链 段运动，除去外力不恢复， Tg以上可恢 复。
杨氏模量：（起始斜率）
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Stress-Strain Curve
影响因素：
温度 （1）远小于Tg （2）升高 （3）接近Tg （4）高于Tg
12
Stress-Strain Curve
Stress-Strain Curve (S-S Curve)
2
④ 材料破坏有二种方式，可从拉伸应力~应 变曲线的形状和破坏时断面形状来区分：
脆性破坏: ① 试样在出现屈服点之前断裂 ② 断裂表面光滑
韧性破坏: ① 试样在拉伸过程中有明显屈服 点和颈缩现象来自② 断裂表面粗糙5
⑤拉伸应力曲线反映的材料的力学性质
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真应力-应变曲线及屈服判据三种类型
0123
由 0无法作 切线，不能成 颈
真应力： F/瞬时截面积
0123
由 0可作一
条切线，曲线
上有一个点满
足
d d
0，此点
为屈服点，在
此点高聚物成
颈
D
E
01 23
由 0可作两 条切线，有两 个点满足屈服 条件，D点时 屈服点，E点 开始冷拉
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3.屈服机理 (1)银纹屈服---银纹现象与应力发白 1)银纹 现象：很多高聚物，尤其是玻璃态透明 高聚物（PS、PMMA、PC）在储存过程 及使用过程中，往往会在表面出现像陶 瓷的那样，肉眼可见的微细的裂纹，这 些裂纹，由于可以强烈地反射可见光看 上去是闪亮的，所以又称为银纹crage
中
高
按屈服应力
低
中
中
小
中
橡胶.增塑. PVC.PE.PTF
E
PS.PMMA.固 化酚醛树脂断 裂前无塑性形 变断裂前有银 纹
硬PVC
高
高
高
高
大
ABS.PC.PE. PA有明显的 屈服和塑性 形变.1韧6 性好
S-S曲线类型
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3 高聚物的屈服
高聚物屈服点的特征
大多数高聚物有屈服现象，最明显的屈服 现象是拉伸中出现的细颈现象。它是独特的力 学行为。并不是所有的高聚物材料都表现出屈 服过程，这是由于温度和时间对高聚物的性能 的影响往往掩盖了屈服行为的普遍性，有的高 聚物出现细颈和冷拉，而有的高聚物脆性易断。
有这种形状。 处于高弹态的橡胶，只有在温度较低和
分子量很大时具有这种形状。
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分析： 以B点为界分为二部分：
B点以前（弹性区域）：除去应力，材料能恢复原
样，不留任何永久变形。斜率
tg
即为扬氏模量。
B点以后（塑性区域）：除去外力后，材料不再恢
复原样，而留有永久变形，我们称材料“屈服”
了，B点以后总的趋势是载荷几乎不增加但形
应力
－25℃ 0℃
25℃ 50℃ 65℃
80℃
温度对醋酸纤维素应力～应变曲线的影响
应变
21
(5)屈服应力受流体静压力的影响：压力增大， 屈服应力增大。
切应力
3.2千巴 1.7千巴
0.69千巴 1巴
切应变
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(6)高聚物屈服应力不等于压缩屈服应 力，一般后者大一些。所以高聚物取 向薄膜不同方向上的屈服应力差别很 大。 (7)高聚物在屈服时体积略有缩小。
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原因： a是高聚物受到张应力作用时，在材料某些薄 弱环节上应力集中，而产生局部塑性形变，而 在材料表面或内部出现垂直于应力方向的微细 凹槽或“裂纹”的现象 b环境因素也会促进银纹产生，化学物质扩散 到高聚物中，使微观表面溶胀或增塑，增加分 子链段的活动性，玻璃化温度下降促进银纹产 生，另外，试样表面的缺陷和擦伤处也易产生 银纹，或起始于试样内部空穴或夹杂物的边界 处，这些缺陷造成应力集中，有利于银纹产生
第七章 聚合物的屈服和断裂
重点：
1、非晶态、晶态聚合物的典型应力-应变曲线。 2、并说明细颈发展过程中晶区的变化。温度、结晶度、结晶 形态对材料的力学性能有何影响？ 3、高聚物的银纹，应力发白现象。 4、影响高聚物拉伸强度的因素，如何影响？
1
1 Intruduction
①非极限范围内的小形变：可用模量 来表示形变特性 极限范围内的大形变：要用应力～应变 曲线来反映这一过程