图4-27 典型的拉伸应力-应变曲线
图中曲线有以下几个特征:OA段，为符合虎克定律的弹性形变区，应力,应变呈直线关系变化，直线斜率相当于材料弹性模量。越过A点，应力,应变曲线偏离直线，说明材料开始发生塑性形变，极大值Y点称材料的屈服点，其对应的应力、应变分别称屈服应力(或屈服强度)和屈服应变。发生屈服时，试样上某一局部会出现“细颈”现象，材料应力略有下降，发生“屈服软化”。而后随着应变增加，在很长一个范围内曲线基本平坦，“细颈”区越来越大。直到拉伸应变很大时，材料应力又略有上升(成颈硬化)，到达B点发生断裂。与B点对应的应力、应变分别称材料的拉伸强度(或断裂强度)和断裂伸长率，它们是材料发生破坏的极限强度和极限伸长率。曲线下的面积等于
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相当于拉伸试样直至断裂所消耗的能量，单位为J?m-3，称断裂能或断裂功。它是
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征材料韧性的一个物理量。
由于高分子材料种类繁多，实际得到的材料应力,应变曲线具有多种形状。归纳起来，可分为五类(图4-28)。
图4-28 高分子材料应力-应变曲线的类型
(1)硬而脆型 此类材料弹性模量高(OA段斜率大)而断裂伸长率很小。在很小应变下，材料尚未出现屈服已经断裂，断裂强度较高。在室温或室温之下，聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛树脂等表现出硬而脆的拉伸行为。
(2)硬而强型 此类材料弹性模量高，断裂强度高，断裂伸长率小。通常材料拉伸到屈服点附近就发生破坏(大约为5%)。硬质聚氯乙烯制品属于这种类型。
(3)硬而韧型 此类材料弹性模量、屈服应力及断裂强度都很高，断裂伸长率也很大，应力,应变曲线下的面积很大，说明材料韧性好，是优良的工程材料。硬而韧的材料，在拉伸过程中显示出明显的屈服、冷拉或细颈现象，细颈部分可产生非常大的形变。随着形变的增大，细颈部分向试样两端扩展，直至全部试样测试区都变成细颈。很多工程塑料如聚酰胺、聚碳酸酯以及醋酸纤维素、硝酸纤维素等属于这种材料。
(4)软而韧型 此类材料弹性模量和屈服应力较低，断裂伸长率大(20%,1000%)，断裂强度可能较高，应力,应变曲线下的面积大。各种橡胶制品和增塑聚氯乙烯具有这种应力,应变特征。
(5)软而弱型 此类材料弹性模量低，断裂强度低，断裂伸长率也不大。一些聚合物软凝胶和干酪状材料具有这种特性。
实际高分子材料的拉伸行为非常复杂，可能不具备上述典型性，或是几种类型的组合。例如有的材料拉伸时存在明显的屈服和“颈缩”，有的则没有;有的材料断裂强度高于屈服强度，有的则屈服强度高于断裂强度等。材料拉伸过程还明显地受环境条件(如温度)和测试条件(如拉伸速率)的影响，硬而强型的硬质聚氯乙烯制品在很慢速率下拉伸也会发生大于100%的断裂伸长率，显现出硬而韧型特点。因此规定
标准
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的实验环境温度和标准拉伸速率是很重要的。
(二)影响拉伸行为的外部因素
1、温度的影响
环境温度对高分子材料拉伸行为的影响十分显著。温度升高，分子链段热运动加剧，松
弛过程加快，表现出材料模量和强度下降，伸长率变大，应力,应变曲线形状发生很大变化。图4-29是聚甲基丙烯酸甲酯在不同温度下的应力,应变曲线。图中可见，随着温度升高，应力,应变曲线由硬而脆型转为硬而韧型，再转为软而韧型。材料力学状态由玻璃态转为高弹态，再转为粘流态。
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