熱塑聚合物材料的微觀結構-纖維化和微型孔
盡管平面應力和平面應變的定義非常清楚，但是伴隨斷裂過程的應
力場卻無法準確定義，圍繞裂紋尖端，這些應力場不斷變化。通常
情況下，說某個應力狀態是以平面應力或平面應變為主更為準確一
點。平面應力和平面應變范圍受試樣的尺寸、裂紋的長度和截面的
厚度等因素的影響。一般來說，薄片試樣的延性斷裂主要由平面應
力所致，而較厚的板狀試樣的斷裂則主要由平面應變所致。但是，
厚度并不是唯一的判定標準，因為材料對塑性形變的阻力以及位于
裂紋尖端形變區的幾何尺寸對約束情況有很大的影響。因此，即便
是在很薄的薄片試樣中，晶體解理本質上說是平面應變斷裂。
聚合物的冷拉伸
在很多“同質”的熱塑性聚合物中，也會發生均勻形變，形成
頸縮、發生斷裂�！巴|”是指材料不包括那些可在早期形變階段
導致空洞形核的微結構特征。聚合物的微觀形變過程和金屬差異很
大，其原因是兩種材料的微觀結構以及原子間的結合方式不同。聚
合物具有大分子量、共價鍵連接的高分子鏈特征，意味著由剪應力
和拉伸應力造成的形變過程會涉及分子的逐步解纏結。
分子的旋轉和解纏結使材料中分子的排列平行于拉伸的方向，
這就產生一種稱為“冷拉伸”或“取向強化”的現象。在某些聚合
物中，特別是熱塑性半晶體材料，在斷裂前，可能會達到非常高的
延伸率。形變行為不僅取決于一系列的測試和環境變量，而且取決
于分子量及其分布的情況。
在單向拉伸試驗中“冷拉伸”過程中出現的一系列變化的示意
圖。經過均勻形變較初階段之后，材料上出現了頸縮，之后頸縮區
域的橫截面積會發生很大程度的縮小。形變過程繼續進行，主要是
通過頸縮區域在大致恒定的載荷作用下，沿著試樣長度方向的延伸
。當延伸過程完畢后，導致進一步形變的加載很快增加。較終的斷
裂主要是由于纖維化和微型孔穴的形成造成的。
