拉伸試驗如何計算抗拉強度和斷裂伸長率

抗拉強度試驗簡單易操作，制樣方便，是材料力學性能中的試驗之一。拉伸試驗中的彈性變形、塑性變形、斷裂等階段能真實反映材料抵抗外力作用的全過程。因此，拉伸試驗對于金屬材料、橡膠材料和塑料材料的檢測具有很大的參考價值。測試塑料拉伸性能的指標有很多。但總結兩點其實就是材料強度和塑性數據。這兩點的關鍵指標是抗拉強度和斷裂伸長率。今天我們將詳細了解這兩個指標。

一、抗拉強度、斷裂伸長率的分別定義

1、抗拉強度是材料的最大均勻塑性變形應力。在拉伸試驗中，直至最大拉伸應力斷裂的試樣的拉伸強度為拉伸強度。

2、斷裂伸長率以百分比(%）表示，通常是指試樣的位移量與原斷裂長度的比值

斷裂伸長率與伸長率的區別材料的拉伸過程通常包含一個塑性變形階段，塑性變形發生在屈服點之后，達到斷裂點之后發生斷裂。因此，斷裂伸長率通常是整個過程的伸長率，而伸長率通常只是發生塑性變形階段伸長率的百分比。

二、拉伸強度、斷裂伸長率試驗注意事項

1、拉伸試驗的試樣長度:長度越長，產生弱環的機會越大，強度越低。因為沿纖維長度方向的強度不均勻，所以纖維總是在最薄弱的地方斷裂。樣品越長，最薄弱環結的概率越大，損壞的可能性越大，強度降低

2、拉伸試驗中的樣品數量︰根數越多，強度越低的單纖維。因為束中的纖維數量越多，從束的強度計算的平均單纖維強度越低，平均強度比單次測星的低。

3、拉伸試驗的拉伸速度:速度越大，強度越大，初始模量越大。正常情況下，隨著拉伸速度的增加，斷裂強度、初始模量和屈服應力增加，斷裂伸長率沒有規律性。

三、影響纖維拉伸性能的因素

內部結構對拉伸強度的影響

1、大分子結構(大分子柔韌性，高分子聚合)︰纖維斷裂取決于大分子的相對滑移和分子鏈斷裂。大分子的平均聚合度越小，大分子的結合力越小，越容易滑移，纖維強度越低，伸長率越大;相反，大分子的平均聚合度越大，大分子的結合力越大，可能發生的滑移越小，因此纖維強度越高，伸長率越小。

2、分子結構（取向度、結晶度)︰取向度越高，大分子排列越平行，拉伸過程中受到應力的大分子越多，纖維越大，強度越大，斷裂伸長率越小。纖維中的開裂孔缺陷、形態結構和不均勻性導致強度降低。

外部環境對拉伸強度的影響溫度和濕度:空氣的溫度和濕度影響纖維的溫度和濕度以及回潮，從而影響纖維的強度。溫度對各種纖維的影響不盡相同，但都有一個普遍規律:在纖維大分子回潮率高、溫度高、熱能大的條件下，大分子的柔韌性提高，粘合強度增加。分子間減弱，纖維強度降低，斷裂伸長率增加，拉伸模量降低。大多數纖維隨相對濕度的增加而增加，纖維中的含水量增加，分子間結合越弱，結晶區越松散，因此纖維強度降低，伸長率增加，初始模量降低。然而，天然纖維素羊毛的斷裂強度和斷裂伸長率隨著相對濕度的增加而增加。在化學纖維中，滌綸和丙綸基本上是不吸濕的，它們的強度和伸長率幾乎不受相對濕度的影響。相對濕度對纖維強度和伸長率的影響根據每種吸濕性的強弱而有所不同。吸濕能力越大，效果越顯著，

拉伸斷裂和伸長機理當纖維開始受力時，其變形主要是纖維拉伸大分子鏈本身，即鍵長和鍵角變形。拉伸曲線接近直線，基本符合胡克定律。當外力進一步增大時，非晶區的大分子鏈克服分子鏈間的亞價鍵合力，進一步拉伸取向。此時，大分子鏈的一部分被拉直，張力可能被拉開，可能是不規則的。晶體部分的提取。亞價鍵斷裂導致非晶區大分子逐漸位錯滑移，纖維變形相對顯著，模顯逐漸降低，這導致纖維進入屈服區。當位錯滑移纖維大分子鏈在伸長時基本平行時，大分子間距很近，分子鏈之間可以形成新的亞價鍵。此時，纖維主要通過分子鏈的鍵長、鍵角的變化和二級鍵的斷裂而不斷地被拉伸和變形。進入強化區時，纖維模星再次增加，直至纖維大分子骨架中大量價鍵斷裂，導致纖維解體。纖維斷裂的原因是:大分子骨架斷裂;大分子之間的滑動損失。纖維伸長的原因是:大分子的伸直和伸長（鍵長和鍵角的變化);方向的改進;和大分子之間的滑動。