热塑聚合物材料的微观结构-纤维化和微型孔
尽管平面应力和平面应变的定义非常清楚，但是伴随断裂过程的应
力场却无法准确定义，围绕裂纹尖端，这些应力场不断变化。通常
情况下，说某个应力状态是以平面应力或平面应变为主更为准确一
点。平面应力和平面应变范围受试样的尺寸、裂纹的长度和截面的
厚度等因素的影响。一般来说，薄片试样的延性断裂主要由平面应
力所致，而较厚的板状试样的断裂则主要由平面应变所致。但是，
厚度并不是唯一的判定标准，因为材料对塑性形变的阻力以及位于
裂纹尖端形变区的几何尺寸对约束情况有很大的影响。因此，即便
是在很薄的薄片试样中，晶体解理本质上说是平面应变断裂。
聚合物的冷拉伸
在很多“同质”的热塑性聚合物中，也会发生均匀形变，形成
颈缩、发生断裂。“同质”是指材料不包括那些可在早期形变阶段
导致空洞形核的微结构特征。聚合物的微观形变过程和金属差异很
大，其原因是两种材料的微观结构以及原子间的结合方式不同。聚
合物具有大分子量、共价键连接的高分子链特征，意味着由剪应力
和拉伸应力造成的形变过程会涉及分子的逐步解缠结。
分子的旋转和解缠结使材料中分子的排列平行于拉伸的方向，
这就产生一种称为“冷拉伸”或“取向强化”的现象。在某些聚合
物中，特别是热塑性半晶体材料，在断裂前，可能会达到非常高的
延伸率。形变行为不仅取决于一系列的测试和环境变量，而且取决
于分子量及其分布的情况。
在单向拉伸试验中“冷拉伸”过程中出现的一系列变化的示意
图。经过均匀形变较初阶段之后，材料上出现了颈缩，之后颈缩区
域的横截面积会发生很大程度的缩小。形变过程继续进行，主要是
通过颈缩区域在大致恒定的载荷作用下，沿着试样长度方向的延伸
。当延伸过程完毕后，导致进一步形变的加载很快增加。较终的断
裂主要是由于纤维化和微型孔穴的形成造成的。
