高分子材料的力学行为.pptxVIP

第十二章 高分子材料的力学行为;高分子材料具有大分子链结构和特有的热运动，决定了它具有与低分子材料不同的物理性态。高分子材料的力学行为最大特点是它具有高弹性和粘弹性。在外力和能量作用下，比金属材料更为强烈地受到温度和时间等因素的影响，其力学性能变化幅度较大。 ;12.2 线性非晶态高分子材料的力学行为; 高 分 子 材 料 ;图12-1 高聚物在恒定载荷作用下的变形温度-曲线（恒加载速率）;12.2.2 玻璃态;图12-2 脆性温度Tb 示意图; 当TbTTg时，高聚物处于???玻璃状态。普弹性变形后的 段所产生的变形为受迫高弹性变形。在外力除去后，受迫高弹性变形被保留下来，成为“永久变形”，其数值可达 。这种变形在本质上是可逆的，但只有加热到 以上，变形的恢复才有可能。 ;图12－4（a）示意地表示主键受拉伸时产生弹性变形。而在受迫高弹性变形时，外力强迫本来不可运动的链段发生运动，导致分子沿受力方向取向 ;某些高聚物在玻璃态下拉伸时，会产生垂直于拉应力方向的银纹（craze） （见图12－5）。受力或环境介质的作用都可能引发银纹。; 银纹的出现标志着材料已受损伤，对材料强度有不良的影响[195]；根据银纹的形成过程，可认为它又是高分子材料的一种变形机理。;银纹可以发展到与试件尺度相当的长度，但不会导致试件断裂，裂纹远未达到这样大的尺寸时试样已断裂； 在恒定载荷作用下银纹恒速发展，而裂纹的生长是加速的； 试件刚度不随银纹化的程度而改变，但裂纹会导致刚度下降； 银纹的扩展取决于试样的平均应力，裂纹则取决于尖端的应力强度因子。;12.2.3 高弹态;高分子材料具有高弹性的必要条件是分子链应有柔性。但柔性链易引起链间滑动，导致非弹性变形的粘性流动（见图12-4（c））。采用分子链的适当交联可防止链间滑动，以保证高弹性。但交联点过多会使交联点间链段变短，链段活动性（柔性）降低，使弹性下降以至消失，而弹性模量和硬度增加。此时， 。这种高聚物，例如酚醛树脂（一种体型高聚物），与其它低分子材料无明显的区别。 ;12.2 .4 粘流态; 图12-6 非晶聚合物PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）在不同温度下的应力-应变曲线 ;12.3 结晶高聚物的变形特点 略;12.4 高聚物的粘弹性;12.4.1 静态粘弹性;图12-14 Maxwell模型描述的蠕变与松弛曲线;12.4.2 动态粘弹性;12.5 高分子材料的理论强度[197,202];若将高分子的实际强度与分子间的键力比较，两者的数量级相同。因此可设想断裂是先开始于氢键或范德瓦键的破断，然后由于应力集中导致某些化学键的破断，最后促成材料的断裂。 ;12.6 高分子材料的疲劳;12.6.2 高分子材料中的疲劳裂纹扩展;12.7 高分子材料的切口强度与切口敏感性;12.8 结束语