变大，应力应变曲线形状发生很大变化。图聚甲基丙烯酸甲酯的应力应变曲线随环境温度的变化常压下若在试样断裂前停止拉伸，除去外力，则试样已发生的大形变无法完全恢复只有让试样的温度升到附近，形变方可回复，因此，这种大形变在本质上是种高弹形变，而不是粘流形变，其分子机理主要是高分子的链段运动，它只是在大外力的作用下的种链段运动。为区别于普通的高弹形变，可称之为强迫高弹性。研究高聚物拉伸破坏行为时，特别要注意在较低温度下的拉伸屈服断裂的拉伸”。结晶聚合物具有与非晶聚合物相似的拉伸应力应变曲线，如下图。图中当环境温度低于熔点时，虽然晶区尚未熔融，材料也发生了很大拉伸变形。见图中曲线。这种现象称“冷拉伸”。发生冷拉之前，材料有明显的屈服现象，表现为试样测试区内出现处或几处“颈缩”。随着冷拉的进行，细颈部分不断发展，形变量不断增大，而应力几乎保持不变，直到整个试样测试区全部变细。再继续拉伸，应力将上升应变硬化，直至断裂。讨论虽然冷拉伸也属于强迫高弹形变，但两者的微观机理不尽相同。结晶聚合物从远低于玻璃化温度直到熔点附近个很大温区内都能发生冷拉伸。在微观上，冷拉伸是应力作用使原有的结晶结构破坏，球晶片晶被拉开分裂成更小的结晶单元，分子链从晶体中被拉出伸直，沿着拉伸方向排列形成的。图球晶拉伸形变时内部晶片变化示意图图片晶受拉伸形变时内部晶片发生位错转向定向排列拉伸示意图环境温度拉伸速率分子量都对冷拉有明显影响。温度过低或拉伸速率过高，分子链松弛运动不充分，会造成应力集中，使材料过早破坏。温度过高或拉伸速率过低，分子链可能发生滑移而流动，造成断裂。分子量较低的聚合物，分子链短，不能够充分拉伸取向以达到防止材料破坏的程度，也会使材料在屈服点后不久就发生破坏。实现强迫高弹形变和冷拉必须有定条件。关键有两点，是材料屈服后应表现出软化效应二是扩大应变时应表现出材料硬化效应，软硬恰当，才能实现大变形和冷拉。即两种拉伸过程均经历弹性变形屈服发展大形变以及应变硬化等阶段，其中大形变在室温时都不能自发回复，而加热后则产生回复，故本质上两种拉伸过程造成的大形变都是高弹形变。该现象通常称为“冷拉”。两种拉伸过程又有区别即产生冷拉的温度范围不同，玻璃态聚合物的冷拉温度区间是到，而结晶聚合物则为至另差别在于玻璃态聚合物在冷拉过程中聚集态结构的变化比晶态聚合物简单得多，它只发生分子链的取向，并不发生相变，而后者尚包含有结晶的破坏，取向和再结晶等过程。玻璃态聚合物的拉伸与结晶聚合物的拉伸相似之处应力应变曲线类型“软”和“硬”用于区分模量的低或高，“弱”和“强”是指强度的大小，“脆”是指无屈服现象而且断裂伸长很小，“韧”是指其断裂伸长和断裂应力都较高的情况，有时可将断裂功作为“韧性”的标志。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。硬而脆型此类材料弹性模量高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。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。硬质聚氯乙烯制品属于这种类型。说明第八章聚合物的屈服和断裂非晶态高聚物的应力应变曲线聚合物的塑性和屈服研究材料强度和破坏的重要实验手段是测量材料的拉伸应力应变特性。将材料制成标准试样，以规定的速度均匀拉伸，测量试样上的应力应变的变化，直到试样破坏。图哑铃型标准试样常用的哑铃型标准试样如图所示，试样中部为测试部分，标距长度为，初始截面积为。设以定的力拉伸试样，使两标距间的长度增至，定义试样中的应力和应变为图非晶态聚合物典型的拉伸应力应变曲线示意图曲线特征段，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，试样上局部会出现“细颈”现象，材料应力略有下降，发生“屈服软化”。随着应变增加，在很长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，到达点发生断裂。与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。曲线下的面积等于相当于拉伸试样直至断裂所消耗的能量，单位为•，称断裂能或断裂功。它是表征材料韧性的个物理量。弹性极限应变弹性极限应力断裂伸长率断裂强度屈服应力屈服点弹性极限点断裂点ε各种情况下的应力应变曲线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。图聚甲基丙烯酸甲酯的应力应变曲线随环境温度的变化常压下若在试样断裂前停止拉伸，除去外力，则试样已发生的大形变无法完全恢复只有让试样的温度升到附近，形变方可回复，因此，这种大形变在本质上是种高弹形变，而不是粘流形变，其分子机理主要是高分子的链段运动，它只是在大外力的作用下的种链段运动。为区别于普通的高弹形变，可称之为强迫高弹性。研究高聚物拉伸破坏行为时，特别要注意在较低温度下的拉伸屈服断裂的情形。对于非晶聚合物，当环境温度处于时，虽然材料处于玻璃态，链段冻结，但在恰当速率下拉伸，材料仍能发生百分之几百的大变形参见图中，的情形，这种变形称强迫高弹形变。非晶聚合物的强迫高弹形变现象的本质是在高应力下，原来卷曲的分子链段被强迫发生运动伸展，发生大变形，如同处于高弹态的情形。这种强迫高弹形变在外力撤消后，通过适当升温仍可恢复或部分恢复。