（来源：链塑网）
上一次，我们与大家共同探讨了如何测定塑料的断裂拉伸强度。
今天，我们把目光转向另一个关键指标——屈服拉伸强度，它对于理解材料的承压与形变行为同样至关重要
屈服拉伸强度：定义、比较与解读
什么是屈服拉伸强度？
当对材料施加拉力时，其首先经历弹性变形——卸载后可恢复原形；随着应力增大，进入塑性变形阶段，即“屈服”——此时即使卸载，材料也无法完全复原，已形成新的永久形状；最终材料断裂，对应极限拉伸应力或断裂点。
屈服拉伸强度（TS），亦称屈服拉伸应力，是指塑料在屈服点所能承受的应力值，即应变增加不再由应力增加驱动的临界状态。该参数对需承受拉伸或张力的应用场景尤为重要。
屈服强度与拉伸强度
在应力-应变曲线上，屈服强度表现为曲线偏离线性段的起始点。由于精确判断线性终止点较为困难，工程上通常采用0.2%偏移法（Offset Method）来确定屈服强度——即应力-应变值偏离理想线性关系0.2%处的应力值。
主要区别如下：
屈服强度：材料在不产生永久变形（长度变化≤0.2%）前提下所能承受的最大应力；
拉伸强度：材料在拉伸过程中断裂前所能承受的最大应力。
解读拉伸强度的应力-应变曲线
当拉伸力作用于物体时，物体会伸长，其在弹性变形区域的行为可以通过应力-应变曲线获得。这被称为胡克定律。力产生的伸长不仅取决于材料，还取决于物体的其他因素（例如长度、厚度等）。
什么是应力？
应力定义为塑料单位面积上所承受的力，单位为Nm⁻²或Pa。计算拉伸应力的公式为：
σ = F/A
其中，σ 是应力（牛顿/平方米或帕斯卡），F 是力（牛顿，通常缩写为N），A 是样品的横截面积。
什么是应变？
应变定义为每单位长度的伸长量。由于它是长度的比值，因此应变没有单位。
ε = ΔL/L₀；ΔL = L - L₀
其中，L₀是杆的原始长度，L是拉伸后的长度，ΔL是杆的伸长量（即两者之差）。
应力 - 应变曲线如何测量拉伸强度？
当物体受到拉伸力作用时，会发生伸长变形。在弹性变形区域，可通过应力 - 应变曲线获取材料的受力行为，这一规律被称为胡克定律。力所产生的伸长量取决于塑料材料本身及物体的尺寸。
应力的定义
应力指塑料单位面积上所承受的力，单位为牛 / 平方米（N/m²）或帕斯卡（Pa）。
公式：σ = F/A其中：
σ 代表应力
F 代表作用力
A 代表试样的横截面积
应变的定义
应变指单位长度的伸长量，由于是长度比值，应变无单位。
公式：ε = ΔL/L₀；ΔL = L-L₀
其中：
ε 代表应变
L₀ 代表被拉伸棒材的原始长度
L 代表拉伸后的长度
ΔL 代表棒材的伸长量，即上述两种长度的差值
影响拉伸强度的因素及其应用
哪些因素影响塑料的拉伸强度？
塑料的拉伸强度受到若干分子和结构特性的影响。这些特性决定了聚合物链的相互作用方式以及对施加应力的响应。它们共同定义了材料在负载下抵抗变形和失效的能力。聚合物强度还受以下因素支配：
分子量
聚合物强度随分子量增加而提高，并在达到某一分子量值时趋于饱和。
分子量较低时：聚合物链通过较弱的范德华力松散结合，链段易于移动。这导致强度较低，即使存在结晶度。
分子量较高时：聚合物链变得更大，从而发生交联，赋予聚合物更高的强度。
交联
交联限制了链段的运动，从而提高了聚合物的强度。
结晶度
聚合物的结晶相能提高强度。因此，分子间作用力更为显著。聚合物的变形可导致更高强度，从而使分子链取向排列。
其他因素
影响热塑性塑料拉伸强度值的其他因素包括：
测试速度
纤维取向程度
温度
填料含量等
屈服强度的应用
对于结构应用而言，屈服应力通常是比极限拉伸强度更重要的性能，因为一旦超过屈服点，结构就已发生超出允许范围的变形。屈服拉伸应力是重要的力学性能之一，其应用将在下文详细讨论。
材料选择
工程师利用屈服强度来为必须承受特定载荷而不发生永久变形的结构和零件选择合适的材料。这有助于设计安全且功能性的组件，例如梁、紧固件和薄膜。
结构工程与机械工程
拉伸性能为塑料工程设计提供了有用的数据。它通常在开发新材料和新工艺时进行测量，以便比较不同的材料和工艺。用于设计桥梁、建筑物、汽车部件、飞机结构和机械部件。在此，屈服强度确保材料能够安全承受工作应力。它定义了承载能力并防止在工作条件下失效。
质量控制与分析
制造商通过测试屈服强度来确保塑料、复合材料和金属材料的批次间一致性。这有助于检测缺陷或不正确的加工（例如，在热处理钢或模塑聚合物中）。它常被纳入材料规格以确保质量。
终端使用性能预测
用于预测材料在非单轴拉伸形式载荷下的行为。能够进行失效分析，并确定产品在拉伸、冲击或弯曲（如包装薄膜、塑料部件或保护涂层）下的表现。有助于在需要兼具韧性和成型性的应用中平衡强度与延展性。
如何测量拉伸强度？
拉伸强度的测量单位
拉伸强度以单位横截面积上所受的力来度量。其单位是牛顿/平方米 (N/m²)。在国际单位制中，拉伸强度的单位如下：
帕斯卡（Pa）
兆帕斯卡（MPa）
吉帕斯卡（GPa）
在美国，为了方便起见，常用的单位是磅力/平方英寸 或千磅/平方英寸。
测量拉伸强度的标准
拉伸测试测量的是使试样断裂所需的力，以及试样在断裂点处的伸长或延伸程度。通常，应用拉伸测试方法来测量塑料的拉伸性能。常用的方法是 ASTM D638 和 ISO 527-1:2012。
ASTM D638 和 ISO 527 测试方法均涵盖了在规定条件下，以标准哑铃形试样形式测定塑料和塑料复合材料拉伸性能的程序。规定的条件可包括预处理、温度、湿度和试验机速度等。
当然也存在其他多种方法，但此处不作讨论。
ASTM D638：塑料拉伸性能的标准测试方法。ASTM D638 的测试速度由材料规格确定。
ISO 527：ISO 527-1:2012 有助于确定拉伸性能的一般原则。ISO 527 的测试速度通常为 5 或 50 毫米/分钟（用于测量强度和伸长率），以及 1 毫米/分钟（用于测量模量）。
上述测试方法用于研究测试试样的拉伸行为。引伸计是一种用于测量物体长度变化的装置。它对于应力-应变测量和拉伸测试非常有用。
附加信息
拉伸测试结果还可以计算出以下性能：
断裂拉伸强度
拉伸模量
应变
屈服伸长率及屈服伸长百分比
断裂伸长率及断裂伸长百分比
塑料的屈服拉伸强度值
聚合物的拉伸屈服强度会因分子量、结晶度、温度和应变速率的不同而有显著差异。对于塑料而言，其屈服强度通常低于金属和陶瓷。这反映了其粘弹性分子结构以及在断裂前发生塑性变形的能力。
填充和增强体系通常表现出增强的屈服行为。这是由于基体相和填料相之间改善了载荷传递。而无定形热塑性塑料的屈服应力通常低于半结晶聚合物。
