动态力学响应-s.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * （2） 频率 频率很快，分子运动跟不上应力的交换频率，磨察消耗的能量小，内耗小。 频率很慢，分子运动时间很充分，应变跟上应力的变化， ?小，内耗小。 频率适中时，分子可以运动但跟不上应力频率变化，?增大，内耗大。 log? log?(?) aT =t/t0= ? 0/ ? DMA result- for frequency (3) 次级运动的影响 Tg Tg 玻璃化转变，链段运动； Tg以下的峰对映尺度小于链段的运动 -200 -100 0 100 200 0 -1 -2 -3 log(tgδ) ? ? 温度 ?C ? ? 损耗的温度依赖性 固定频率 来不及运动 充分运动 运动量最高 -200 -100 0 100 200 0 -1 -2 -3 log(tg?) ? ? 温度 ?C ? ? ?峰：苯基绕主链的运动 ?峰：头头结构所致 ?峰：苯环绕与主链连接键的运动 力学松弛谱 CH2? CH)n 聚苯乙烯 Tg=100?C CH2? CH)n 用来分析分子结构运动的特点 PS - Tg转变 ? - 苯基的转动 ? - 曲柄运动 ? - 苯基的振动 ? ? ? ? 373K 325K 130K 38~48K PMMA - Tg转变 ? - 酯基的运动 ? -甲基的运动 ? - 酯甲基的活动 ? 所有Tg以下的转变统称次级转变 除特色次级转变外，尚有一种碳链高分子普遍的次级转变：曲柄运动 5~7个碳原子进行同轴旋转 For plastics 次级运动越多说明外力所做功可以通过次级运动耗散掉 ——抗冲击性能好 PC聚碳酸酯 双酚A聚碳酸酯体积较大，转动时能够吸收大量能量。此次级转变是PC在室温具有较高韧性的主因。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 3.7动态力学响应 交变应力（应力大小呈周期性变化）或交变应变 用简单三角函数来表示 最大值 ?t 弹性响应 完全同步 最大值 ?t 粘性响应 滞后?/2 最大值 ?t Comparing ?t 粘弹 相位差 ? 0? ? ? ?/2 For viscoelastic polymers 应变落后于应力相角30° 聚合物在交变应力的作用下应变落后于应力的现象称为滞后现象。 力学损耗 ? ? 回弹功= 拉伸功= 无损耗 虎克固体 ??? = N/m2 ? m/m = J/m3 粘弹性固体 ? ? ? ? 滞后环 粘弹性固体 回弹功= 拉伸功= 红+棕色 棕色 损耗功= 红 滞后原因 这是由于受到外力作用时，链段通过热运动达到新平衡需要时间，由此引起应变落后于应力的现象。 Stress Strain 损耗的功?W 面积大小为单位体积内材料在每一次拉伸-回缩循环中所消耗的功 滞后：动态载荷下应变滞后于应力的现象 内耗：结构单元克服内摩擦运动所损耗的能量 内耗 Internal friction （力学损耗） 类似于Hooke’s solid,相当于弹性 类似于Newton Liquid, 相当于粘性 ——链段间发生移动，磨察生热，消耗能量，所以称为内耗 展开 内耗的定义 内耗：运动每个周期中，以热的形式损耗掉的能量。 ——所有能量都以弹性能量的形式存储起来，没有热耗散。 If 滞后的相角? angle of hysteresis (lag)决定内耗 ——所有能量都耗散掉了 If 2 1 Characterization of internal friction内耗的表征 展开 完全同步，相当于弹性 相差90°, 相当于粘性 应变改写 应力表示 1 2 3 Leonhard Euler (1707~1783) , Swiss 欧拉公式 The father of graph theory 动态模量 1’ 4 2’ 储能(实数)模量 E’ 和损耗(虚数)模量 E’’ 反映弹性大小 反映内耗大小 ? E” E’ 复数模量图解 4’ 5 6 Physical meanings 7 动态模量 ---亦称为复数模量 8 在交变应变的作用下，材料的 模量与应变同相， 模量与应变的相差为 。 E’为实数模量或称储能模量，反映的是材料变形过程中由于弹性形变而储存的能量，E’’为虚数模量或称损耗模量，反映材料变形过程中以热的形式而损耗的能量。 损耗角正切 ——也可以用来表示内耗 ?=0， tg ?=0, 没有热耗散 ?=90°， tg ?= ?, 全耗散掉 讨论 9 5 6 ? E” E’ 复数模量图解 动态粘度 应