高物第7章-浅析.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * (2) 应力松弛分析 Kelvin 描述的是理想弹性体的应力松弛响应 理想弹性体 * Kelvin 模型的优缺点 （1） 描述理想弹性体的应力松弛，无法描述聚合物的应力松弛。 （2）描述交联聚合物的蠕变及其回复（但不能反映起始的普弹形变），不能反映线形聚合物的蠕变回复，因为线形聚合物的蠕变不能完全回复。 * 小结：Maxwell和Kelvin模型比较 Maxwell Kelvin 应力松弛、线形 蠕变、交联(蠕变回复） 蠕变、交联 应力松弛、线形 适合 不适合 s t t e * 思考：要描述一个没有流动的高度交联的橡胶的蠕变过程,如何设计模型? 设计分析: ② 那么每一种形变可以用什么来表示? ①该蠕变过程包括几种形变? 普弹形变 高弹形变 ③写出形变的力学方程? 3. 三元件与四元件模型 * 在恒力?0作用下,?0=?1=?2 ①键长，键角改变引起的普弹形变，瞬间完成，与时间无关——弹簧模拟。 ②链段的伸展、蜷曲引起的高弹形变随时间而变化——弹簧与粘壶并联模拟。 三元件模型 * 四元件模型 描述一个线性聚合物完整的蠕变过程,包括普弹形变,高弹形变,粘流, 怎么设计模型? ①普弹形变—弹簧模拟。 ②链段的伸展、蜷曲引起的高弹形变—弹簧与粘壶并联模拟。 ③分子链滑移引起的粘性流动—粘壶来模拟。 * * 四元件模型的蠕变及蠕变回复曲线 优点：可反映聚合物的蠕变及回复全过程 不足：只有一个松弛时间，不能完全反映高聚物粘弹性的真实变化情况。 四元件模型可以较完全的描述 聚合物的 行为。 * 各种力学模型及其运动方程总结 名称 示意图 力学行为 模拟对象 方程 Maxwell模型 线形聚合物应力松弛 Kelvin模型 交联聚合物蠕变及回复 三元件模型 交联聚合物完整蠕变过程 四元件模型 线形聚合物蠕变 * 7.3 时温等效原理Time temperature superpositon 升高温度与延长时间对聚合物的分子运动是等效的 —— 时温等效 某种力学响应或力学松弛现象 低温下长时间观察 高温下短时间观察 较高温度下短时间内的粘弹性能等同于较低温度下长时间内的粘弹性能 两种条件下对应的是同一种分子运动机理 * —— 时温等效 即模量为时间和温度的函数 E(?,?,T,t) * 时温等效原理示意图 E lgt T1 t1 t2 lgaT T2 E (T1, t1) = E (T2, t2) = E (T2, t1aT) aT = tT / t0 -- 移动因子：聚合物在不同温度下同一力学响应所需观察时间的比值 * aT -移动因子 When TT0 aT 1 When TT0 aT 1 lgaT 0 lgaT 0 aT =t/t0 TT0 aT 1 TT0 aT 1 t t0 左移(温度升高时间缩短) t t0 右移(温度下降时间延长） E(T0 , t0 )=E(T, t0· aT ) 根据时温等效原理，将曲线从高温移至低温，则曲线应在时间轴上 移，aT 1。 右 小于 * Example —— Polybutadiene 适用范围 Tg ~ Tg+100 参考温度 T0 经验常数 c1 c2 W-L-F equation t t logE * 参考温度 T0 经验常数 c1 c2 W-L-F equation T0不同，C1,C2,不同；当T0＝Tg时， C1＝17.44,C2＝51.6。 ①半经验验公式，对所有聚合物普适 ②温度Tg～Tg＋100℃(明显粘弹性) ③aT是聚合物在不同温度下同一力学响应（Tg、tgδ、E等）所需观察时间的比值。 aT =t/t0= ? /? 0 = ?(T) / ?0(T0) * 粘弹性总结 低温、松弛时间大、短时（高速） 弹 高温、松弛时间小、长时（低速） 粘 低温 ?大 ?小 高温 Temp. 短时 长时 Time * 蠕变试验可在拉伸，压缩，剪切，弯曲下进行:对试样施加恒定的外力（加力可以是上夹具固定，自试样下面直接挂荷重），测定应变随时间的变化。 静态粘弹实验 高温蠕变仪 应力松弛仪 7.4 粘弹性的研究方法 夹具 试样 荷重 拉伸蠕变试验： * 动态粘弹性实验 1. 扭摆法：由于试样内部高分子的内摩擦作用，使得惯性体的振动受到阻尼后逐渐衰减，振幅随时间增加而减小。 自由振动法：扭摆法和扭辫法 共振法：振簧 强迫振动非振法：粘弹谱仪、DMA * 对数减量（力学阻尼） ——表示每次振幅所减小的