导图社区 高聚物的力学性质
下图是一个关于高聚物的力学性质的思维导图。介绍了高分子聚合物的力学性质包含的内容,及其分析方法,采用标准等,感兴趣的伙伴可以收藏哦。
编辑于2022-07-25 14:34:05【蛋白粉揭秘】:蛋白粉是提取自动植物的高纯度蛋白质补充剂,常见分类有乳清蛋白、酪蛋白和大豆蛋白等。对于减脂期人群,建议每日摄入量为每公斤体重约2~2.5克,以维持肌肉质量并辅助脂肪燃烧。同时,合理选择在餐间或训练后饮用,有助于减少饥饿感和促进肌肉修复。 【增肌粉认识】:增肌粉专为增强肌肉与提供能量设计,包含高浓度蛋白质及适量碳水化合物、维生素矿物质等成分。减脂期间不推荐单纯追求增肌者使用,但若需要额外能量支持与肌肉保护,可适度选用,并注意结合低热量饮食计划。 科学搭配,精准摄取,让蛋白粉助力你的减脂塑形之旅!
整理 闫帅奇 28天减脂课程 第二天课程的 饮食计划。 内容涉及热量差,即摄入-消耗,了解人摄入的三类食物及身体消耗的途径;再介绍简单的衡量热量差的方式,轻松减脂。提供三餐饮食建议,跟练跟吃效果好,同时对锻炼前后加餐的问题进行阐述。
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高聚物的力学性质
拉伸性能
在规定的试验温度、湿度与施力速度下,沿试样轴向方向施加拉伸载荷,直至试样破坏
拉伸强度 tensile strength 抗张强度
试样断裂时所受的最大拉伸应力
单位
Pa

F为最大破坏载荷,N
b为试样初始宽度,m
d为试样初始厚度,m
断裂伸长率() elongation at break
试样断裂时,其增加的长度与原始长度的百分率

L0为试样原始有效长度,mm
L为试样断裂时的有效长度,mm
泊松比() poisson's ration
在材料的比例极限内,由均匀分布的纵向应力所引起的横向应变与相应的纵向应变之比的绝对值

为横向应变
为纵向应变
拉伸弹性模量 tensile modulus of elasticity 杨氏模量 Young's modulus
在比例极限内,材料所受的拉伸应力(tensile strength) 与其所产生的相应应变之比
单位
Pa

为拉伸应力,Pa
为拉伸应变
测试标准
GB/T 1040.1-2006塑料拉伸性能的测试总则
GB/T 1040.2-2006模塑和挤塑塑料的试验条件
GB/T 1040.3-2006薄膜和薄片的试验条件
压缩性能
压缩强度 compression strength
在试样两端施加压缩载荷,直至试样破裂(脆性材料)或产生屈服(韧性材料)时所承受的最大压缩应力
单位
Pa

F为破坏或屈服载荷,N
A为试样原始横截面积,m²
压缩模量 compressive modulus
在比例极限内压缩强度与其相应应变之比

为压缩应力,Pa
为压缩应变
测试标准
GB/T 1041-2008塑料 压缩性能测定
弯曲性能
弯曲强度 flexural strength 挠曲强度
材料在承受弯曲负荷下破坏或达到规定挠度时所产生的最大应力
挠度
材料承受荷载时会产生弯曲,当弯曲达到一定限额时被认定为破坏时的弯曲程度
单位
Pa

P为试样所承受的弯曲负荷,N
L为试样跨度,m
b为试样原始宽度,m
d为试样原始厚度,m
弯曲弹性模量 flexural modulus of elasticity 简称弯曲模量
塑料在比例极限内弯曲应力与其相应的应变之比
单位
Pa

为弯曲应力,Pa
为弯曲应变
测试标准
GB/T 9341-2008塑料 弯曲性能测定
冲击性能
冲击强度 impact strength 抗冲击强度
表示材料承受冲击负荷的最大能力,也即韧性(toughness)。 即在冲击负荷下,材料破坏时所消耗的功与试样的横截面积之比。
测试方法
摆锤法
简支梁冲击试验 Charpy
无缺口冲击强度
单位
J/m²

为无缺口试样所消耗的功,J
b为试样宽度,m
d为无缺口试样厚度,m
缺口冲击强度
单位
J/m²

为带缺口试样所消耗的功,J
b为试样宽度,m
为带缺口试样缺口处剩余厚度,m
悬臂梁冲击试验 Izod
采用带缺口试样
单位
J/m²

为试样断裂时消耗的功,J
为抛弃断裂试样自由端所消耗的功,J
b为缺口处试样宽度,m
d为无缺口试样厚度,m
落重法
高速拉伸法
测试标准
GB/T 1043-2008塑料简支梁冲击性能的测定
GB/T 1843-2008塑料 悬臂梁冲击强度的测定
剪切性能
剪切强度 sheer strength
材料试样在剪切力作用下断裂时,单位面积所承受的最大应力
单位
Pa

F为试样破坏时的最大剪切载荷,N
b为试样剪切宽度,m
l为试样剪切长度,m
单面剪切强度,n=1 双面剪切强度,n=2
测试标准
HG/T 3839-2006塑料剪切强度试验方法 穿孔法
硬度 hardness
聚合物材料对压印、刮痕的抵抗能力
大小与材料的拉伸强度和弹性模量有关,故有时用硬度作为拉伸强度和弹性模量的一种近似估计
布氏硬度HB Brinell hardness
把一定直径的钢球,在规定的复合作用下,压入试样并保持一定时间后,以试样上压痕度或压痕直径来计算单位面积上承受的力,用作硬度值的度量

HB为布氏硬度,Pa
P为所施加的负荷,N
D为钢球直径,m
h为压痕深度,m

测试布氏硬度较准确可靠,但一般适用于较软的金属材料
压痕面积大,数据稳定,精度高
邵氏硬度 Shore hardness
在施加规定负荷的标准压痕器作用下,经规定时间,在压痕器的压针压入试样的深度,作为邵氏硬度的度量值
邵氏A
适用于较软材料
邵氏D
适用于较硬材料
洛氏硬度 Rockwell hardness
适用范围
材料HB>450Pa或者试样过小时,不能采用布氏硬度测试,可用洛氏硬度测量
小尺寸或硬度较高的样品
可测量各种软硬不同、厚薄不同的材料
以一定直径的钢球,在规定的负荷作用下,压入试样的深度为硬度值的度量,以H表示
测试头
一个顶角120°的金刚石椎体或小尺寸钢球(1.59 mm)
测量结果局部性,对每一个工作测量点数一般应不少于3个点
巴氏硬度 Barcol hardness 巴柯尔硬度
以特定压头在标准弹簧的压力作用下压入试样,以其压痕深度来表征该试样材料的硬度
适用于测定纤维增强塑料及其制品的硬度,也可使用与测量其他塑料的硬度
测试标准
GB/T 3398.1-2008球压痕法
GB/T 3398.2-2008洛氏硬度
GB/T 2411-2008塑料和硬橡胶 适用硬度计测定压痕硬度(邵氏硬度)
GB/T 3854-2006纤维增强塑料巴氏(巴柯尔)硬度试验方法
耐蠕变性
蠕变 creep
指在低于材料屈服强度的应力长时间作用下材料发生永久性的变形。
在恒定温度、湿度条件下,材料在恒定外力持续作用下,形变随时间延长而增加; 在外力出去后形变也不会恢复。
根据外力性质分类
拉伸蠕变
压缩蠕变
剪切蠕变
弯曲蠕变
测试标准
GB/T 11546.1-2008拉伸蠕变
持久强度
持久强度 long-term strength
材料长时间经受静载荷的能力
随外力作用时间的延长及温度升高而降低的函数,也称之为蠕变断裂强度

τ为持久时间,h
σ为应力,Pa
k为玻尔兹曼常数,1.4×10^(-23)
T为热力学温度,K
τ0为应力引起聚合物流动变形时材料的持久时间
U0为聚合物的流动活化能
r为聚合物的应力集中系数
疲劳强度
疲劳 fatigue
材料承受交变循环应力或应变时所引起的局部结构变化和内部缺陷发生的过程。 使材料力学性能显著下降,并最终导致龟裂或完全断裂。

材料的初始静态抗拉强度
N为反复应力的次数
摩擦与磨损
摩擦力
两个相互接触的物体,彼此之间有相对位移或相对位移趋势时,相互间产生阻碍位移的机械作用力
修正后的摩擦力

A为接触面积,m²
为材料的剪切强度,Pa
单位:N
摩擦系数μ coefficient of friction

F为正压力,N
f为摩擦力,N
μ与接触面积无关
磨损 abrasion
材料在规定的试验条件下,经一定时间或历程摩擦后,材料的损失量
测试标准
GB/T 5478-2008塑料 滚动磨损试验方法
玻璃态和结晶态
描述力学性质的基本物理量
应力和应变
应力
单位面积上的附加内力,其值与单位面积上所受的外力相等,反向相反
应变
材料受到外力作用,而所处的条件使它不能产生惯性移动时,它的几何形状和尺寸将发生变化,这种变化就称为应变
各向同性材料受力的三种类型
简单拉伸 
ε 拉伸应变 习用应变 相对伸长或伸长率
   
σ 拉伸应力 习用应力
 A0为材料的起始截面积
真应力
材料发生较大形变时,材料的截面积将发生较大的变化,习用应力与材料的真实应力会发生较大的偏差,这时正确计算应力应该以真实截面积A代替A0,得到的应力则称为真应力 
真应变
 
简单剪切 
材料受到的力F是与截面积A0相平行的大小相等、方向相反的两个力,在这剪切力作用下,材料将发生偏斜
切应变
偏斜角θ的正切 

均匀(流体静力)压缩 
材料受到的围压力P,发生体积形变,使材料从起始体积V0缩小为V0-△V
材料的均匀压缩应变△ 
单位体积的体积减小
各向异性材料
复杂,通常至少有5-6个弹性模量,确切的数目决定于体系的对称性
单轴取向材料
eg:2个杨氏模量;2个剪切模量和1个体积模量
双轴取向或平面无规取向材料
5个独立的弹性模量
弹性模量
理想弹性体,应力与应变关系服从虎克定律,即应力与应变成正比, 比例常数称为弹性模量

是材料发生单位应变时的应力
表征材料抵抗变形能力的大小
越大越不容易变形
上述三种各向同性材料的弹性模量
杨氏模量 
剪切模量 
体积模量 
E=2G(1+ν)=3B(1-2ν)
泊松比ν
在拉伸试验中,材料横向单位宽度的减小与纵向单位长度的增加之比值  εt为横向的应变
柔量
模量的倒数
拉伸柔量D
剪切柔量J
可压缩度
机械强度
·所受外力超过材料承受的能力,材料就要发生破坏
材料抵抗外力破坏的能力
几种常用的力学性能指标
拉伸强度


杨氏模量 拉伸模量
弯曲强度

冲击强度
硬度
几类高聚物的拉伸行为
高聚物的屈服
高聚物的破坏和理论强度
影响高聚物实际强度的因素