静态粘弹响应-s.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 高聚物粘弹性原因 加力 除力 回复 ------弹性原因：链段运动 加力 持续一段时间再除力 无法回复 ------粘性原因：分子整链滑移运动 The relationship between modulus and temperature 模量和温度的关系 类似小分子固体 类似液体 聚合物粘弹性表现最明显的区间在Tg~Tf 段 Creeping and Relaxation 蠕变和应力松弛 蠕变 Creep deformation 高聚物蠕变反映了材料的尺寸稳定性以及长期负荷能力 静态黏弹响应 The definition of creep 蠕变定义 在恒温下施加一定的恒定外力时，材料的形变随时间而逐渐增大的力学现象称为蠕变 高聚物蠕变性能反映了材料的尺寸稳定性。 一定力，维持一段时间 不同高聚物蠕变性能比较 ABS（耐热级） 工程材料 聚砜 聚苯醚 聚碳酸酯 改性聚苯醚 ABS 聚甲醛 ?% t(hrs) 尼龙 无定形聚合物的典型蠕变与蠕变回复曲线 形变 Stress Relaxation 应力松弛 材料中应力随时间衰减的过程 (一般为恒定应变条件下) 零时间： 10kg 一天： 5kg 十天： 1kg 一年： 0.1kg 十年： 0kg 应力松弛 Force 力 Time 时间 随时间延长，力逐渐减小 应力松弛定义 在恒温下保持一定的恒定应变时，材料的应力随时间而逐渐减小的力学现象 加力 有一定形变，持续一段时间后 有一个分子重排过程，以分子运动来耗散能量，从而维持一个定形变所需要的力逐渐减小 应力松弛就是模量松弛 松弛：依赖时间的过程 应力松弛：应力随时间衰减的过程 此处“松弛”亦可解为衰减 模量和应力都是观察时间的函数 小应变条件下保持线性关系： 应力松弛等效于模量松弛 从施加应变到测量的时间称为观察时间 称为松弛模量 聚异丁烯在25?C的应力松弛/模量曲线 Stress relaxometer 应力松弛计 The mechanism of stress relaxometer 松弛时间的概念 时间无穷大时，应力趋于零，模量趋于零。 松弛时间的概念 ? =? / E ? —— Pa *s 单位 Unit E —— Pa ? — s 松弛时间 ? 是一个特征时间 =应力/（应变 /时间） =应力*时间/应变 E =应力/应变 ? / E=时间 What’s the meaning of ? =? / E ? 物理含义 When t =? 应力松弛到初始应力的0.368倍时所需的时间称为松弛时间。 当应力松弛过程完成63.2%所需的时间称为松弛时间。 * * * * * * * * * * * * * * * 3.5 静态黏弹响应 材料的粘、弹基本概念 弹 Elastic – having the tendency to go back to the normal or previous size or shape after being pulled or pressed. 黏（粘）Viscous – thick and sticky, semi-fluid, that does not flow easily 材料对外界作用力的不同响应情况 典型 小分子固体 – 弹性------存储能量 小分子液体 – 粘性------耗散能量 恒定力或形变-静态 变化力或形变-动态 Ideal elastic solid 理想弹性体 ‘de Potentia restitutive’ Robert Hooke (1635~1703), Britain 有多大的伸长量，就有多大的力。 《Micrographia》 Spring 弹簧 理想弹性体 Hooke’s solid: 理想弹性体（虎克弹性体）的行为服从虎克定律，应力与应变呈线性关系。 受外力时平衡应变瞬时达到，除去外力应变立即恢复。 ------形变对时间不存在依赖性 弹簧形变过程 外力 瞬时 形变 分子内部产生内力与外力平衡 应力 能量储存 应力-时间关系 应变-时间关系 1 2 外力撤除 瞬时 形变回复 能量释放 Spring 弹簧受力分析 虎克定律 Hooke’s law 弹性模量 E Elastic modulus 弹簧的应力-应变关系 ?---应力 Stress ?---应变 Strain 哪个弹簧硬？ 弹簧的应力-应变关系 弹簧1硬 弹簧2硬 E1 E2 粘性特点 剪切作用 很快，别的小分子填充 实际