粘弹性和滞弹性课件.ppt

滞弹性;图l-11所示，当突然施加一应力σo于拉伸试样时，试样立即沿0A线产生瞬时应变Oa。如果低于材料的微量塑性变形抗力，则应变Oa只是材料总弹性应变OH中的一部分。应变aH只是在σo长期保持下逐渐产生的，aH对应的时间过程为图1-11中的ab曲线。; 材料的滞弹性对仪器仪表和精密机械中的重要传感元件的测量精度有很大影响，因此选用材料时需要考虑滞弹性问题。 如长期受载的测力弹簧、薄膜传感器等。所选用材料的滞弹性较明显时，会使仪表精度不足，甚至无法使用。;粘性服从牛顿流动定律 特点： 受力作用后，应力与应变速率呈线性关系； 受力时，应变随时间线性发展，外力去除后，应变不能回复。;粘弹性;;一、蠕变;;图1 理想弹性体（瞬时蠕变）普弹形变;图2 理想高弹体推迟蠕变;图3 理想粘性流动蠕变;当聚合物受力时，以上三种形变同时发生聚合物的总形变方程:;d.不同聚合物的蠕变曲线:;e、蠕变的影响因素;温度过低远小于Tg，或外力太小，蠕变量很小，很慢，短时间内观察不出。 T过高(Tg)，或外力大，形变太快，也观察不出。 只有在适当的外力，温度在Tg以上不远时，才可以观察到完整的蠕变曲线。原因：因为链段可运动，但又有较大阻力——内摩擦力，因而只能较缓慢的运动。;（4）结构 主链刚性：分子运动性差，外力作用下，蠕变小;f、 提高材料抗蠕变性能的途径:;结晶高聚物在室温下的抗蠕变性能比非晶聚合物好?;思考题: a.交联聚合物的蠕变曲线?;二、应力松弛;高分子链的构象重排和分子链滑移是导致材料蠕变和应力松弛的根本原因。 如果T很高(Tg),链运动摩擦阻力很小,应力很快松弛掉了,所以观察不到,反之,内摩擦阻力很大,链段运动能力差,应力松弛慢,也观察不到.只有在Tg温度附近的几十度的范围内应力松弛现象比较明显.(链由蜷曲变为伸展,以消耗外力);三.动态粘弹性（滞后、内耗）; 塑料的玻璃化温度在动态条件下,比静态来的高,就是说在动态条件下工作的塑料零件要比静态时更耐热,因此不能依据静态下的实验数据来估计聚合物制品在动态条件下的性能。;0;对polymer——粘弹材料的力学响应介于弹性与粘性之间，应变落后于应力一个相位角：;1.滞后现象;③滞后现象与哪些因素有关?;① 定义:;内耗的情况可以从橡胶拉伸—回缩的应力应变曲线上看出;?又称为力学损耗角,常用tan?表示内耗的大小;高聚物的动态力学性能一般用动态模量和阻尼因子来表示 周期性变化的应力、应变可以用复数形式表示：;E’-实数或储能模量，表示形变时由于弹性形变储存的能量 E”-虚数或损耗模量，表示形变时以热损耗的能量;④内耗的影响因素;tan?; c.tan?与?关系:;四、粘弹性的力学模型;如果以恒定的σ作用于模型， 弹簧与粘壶受力相同： σ= σ1= σ2 形变应为两者之和： ε =ε1 + ε2;模拟应力松弛： 根据定义：ε=常数（恒应变下），;应力松弛方程;2、Voigt(Kelvin)模型; 应力由两个元件共同承担， 始终满足 σ=σ1+σ2;蠕变回复过程：;Maxwell和Kelvin模型比较;?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?;在恒力?0作用下,?0=?1=?2;ε3 ;五、粘弹性与时间、温度的关系——时温等效原理;lgt;时温等效原理的实用意义; 聚异丁烯应力松驰叠合曲线; 如上图所示，左边的一组曲线是在192k～323k，10-2 ～102 hr范围测定的PＩB的应力松驰曲线。要把它们变换成某一温下的宽广时间范围的曲线。步骤如下：;当TT0时，?T1,曲线向参考温度的右边移动（温度由T降至T0故移向时间较长一边） 当TT0时，?T1,曲线向参考温度得左边移动（温度由T升至T0故移向时间较短的一边）就成迭合曲线。 就这样，水平移动时，使各曲线彼此叠合连接成光滑的曲线，就成叠合曲线。;六. 无机材料的高温蠕变 ; a. 各阶段的特点; a. 各阶段的特点; a. 各阶段的特点; a. 各阶段的特点;（2）温度和应力对蠕变曲线的影响;（3）蠕变机理 ;无机材料中晶相的位错在低温下受到障碍难以运动。在高温下，原子热运动加剧，可以使位错从障碍中解放出来，引起蠕变。当温度增加时，位错运动的速度加快。 除位错运动产生滑移外，位错的攀移也能产生宏观上的形变。通过吸收空位，位错可攀移到滑移面以外，绕过障碍物，使滑移而移位。攀移通过扩散进行的，从而使蠕变得以进行。;b.扩散蠕变理论---空位扩散流动 拉应力作用下，晶体ABCD上的空位势能发生变化，垂直于拉应力轴的晶界（A、B晶界）处于高势能态，平行于拉应力轴的晶界（C、D晶界）处