聚合物的粘彈性_1ppt培訓(xùn)課件

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1、高分子物理(PolymerPhysics)第七章聚合物的粘彈性引言附加內(nèi)力:材料發(fā)生宏觀的變形時(shí),其內(nèi)部分子間及分子內(nèi)各原子間的相對(duì)位置和距離發(fā)生變化使原來的引力平衡被破壞,因而產(chǎn)生恢復(fù)平衡的力。當(dāng)材料受到外力作用,幾何形狀和尺寸發(fā)生變化,這種變化叫應(yīng)變。應(yīng)力:材料單位面積上的附加內(nèi)力叫應(yīng)力。A0FFA引言拉伸Tensile剪切Shear壓縮Compression三種基本類型簡(jiǎn)單拉伸Tensilel0FFl=l0+DlA0FFA應(yīng)變應(yīng)力真應(yīng)變真應(yīng)力簡(jiǎn)單剪切ShearFFA0qdSA0剪切角剪切位移切應(yīng)變切應(yīng)力V0PV0-DV均勻壓縮應(yīng)變體積模量壓縮Compres

2、sion?:Poisson’sratio泊松比泊松比:在拉伸實(shí)驗(yàn)中,材料橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變之比值的負(fù)數(shù)泊松比數(shù)值解釋0.5拉伸中無體積變化0.0沒有橫向收縮0.49~0.499橡膠的典型數(shù)值0.20~0.40塑料的典型數(shù)值泊松比Poisson’sratio4個(gè)參數(shù)中只有2個(gè)是獨(dú)立的三種彈性模量之間的關(guān)系:各向同性材料彈性模量是表征材料抵抗變形能力的大小,其值的大小等于發(fā)生單位應(yīng)變時(shí)的應(yīng)力引言材料受力后會(huì)產(chǎn)生形變,根據(jù)除去外力后,應(yīng)變可否回復(fù),可分為:理想彈性固體理想粘性液體受到外力作用形變很小,符合虎克定律?=E1?,E1普彈模量特點(diǎn):受外力作用平衡瞬時(shí)達(dá)到,除

3、去外力應(yīng)變立即恢復(fù).符合牛頓流體的流動(dòng)定律的流體特點(diǎn):應(yīng)力與切變速率呈線性關(guān)系,受外力時(shí)應(yīng)變隨時(shí)間線性發(fā)展,除去外力應(yīng)變不能恢復(fù).小分子固體–彈性小分子液體–粘性形變對(duì)時(shí)間不存在依賴性虎克定律彈性模量EElasticmodulusIdealelasticsolid理想彈性體Idealviscousliquid理想粘性液體牛頓定律外力除去后完全不回復(fù)粘度?Viscosity彈性與粘性比較彈性粘性能量?jī)?chǔ)存能量耗散形變回復(fù)永久形變虎克固體牛頓流體模量與時(shí)間無關(guān)模量與時(shí)間有關(guān)E(?,?,T)E(?,?,T,t)理想彈性體的應(yīng)力取決于,理想粘性體的應(yīng)力取決于。聚合物:力學(xué)

4、行為強(qiáng)烈依賴于溫度和外力作用時(shí)間在外力作用下,高分子材料的性質(zhì)介于彈性材料和粘性材料之間,高分子材料產(chǎn)生形變,應(yīng)力同時(shí)依賴于應(yīng)變和應(yīng)變速率。聚合物的這種既有彈性有粘性的性質(zhì)稱為粘彈性。高分子材料?聚合物的力學(xué)性能隨時(shí)間的變化統(tǒng)稱為力學(xué)松弛。最基本的力學(xué)松弛現(xiàn)象包括:應(yīng)力松弛蠕變滯后力學(xué)損耗靜態(tài)粘彈性動(dòng)態(tài)粘彈性高分子運(yùn)動(dòng)單元的時(shí)間溫度依賴性討論時(shí)間,溫度,應(yīng)變和作用力對(duì)高分子材料的影響本章內(nèi)容聚合物的力學(xué)松弛現(xiàn)象蠕變,應(yīng)力松弛,滯后和內(nèi)耗粘彈性的數(shù)學(xué)描述力學(xué)模型,Boltzmann疊加原理時(shí)溫等效和疊加WLF方程的推導(dǎo)蠕變Creep定義:在一定的溫度和較小的恒定應(yīng)

5、力(拉力,扭力或壓力等)作用下,材料的形變隨時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸增加的現(xiàn)象。若除掉外力,形變隨時(shí)間變化而減?。Q為蠕變回復(fù)。物理意義:蠕變大小反映了材料尺寸的穩(wěn)定性和長(zhǎng)期負(fù)載能力。理想彈性體和粘性體的蠕變和蠕變回復(fù)蠕變Creep理想彈性體理想粘性體高分子的蠕變?cè)谕饬ψ饔孟拢S著時(shí)間的延長(zhǎng),高分子相繼產(chǎn)生三種形變從分子運(yùn)動(dòng)的角度解釋:材料受到外力的作用,鏈內(nèi)的鍵長(zhǎng)和鍵角立刻發(fā)生變化,產(chǎn)生的形變很小,我們稱它普彈形變.?(t)t?(t)tt1t2(i)普彈形變(ii)高彈形變高分子的蠕變?(t)t?(t)tt1t2?2(t)=0(t

6、料受力,高分子鏈通過鏈段運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的形變,形變量比普彈形變大得多,但不是瞬間完成,形變與時(shí)間相關(guān)。當(dāng)外力除去后,高彈形變可逐漸回復(fù)。(iii)粘性流動(dòng)高分子的蠕變?3(t)=0(t

7、等次級(jí)運(yùn)動(dòng)立即回復(fù),形變直線下降通過鏈段運(yùn)動(dòng),構(gòu)象變化,使形變慢慢回復(fù)分子鏈之間的質(zhì)心位移永久保持,不回復(fù)當(dāng)外力撤去,以上三種形變同時(shí)發(fā)生變化玻璃態(tài)?1蠕變量很小,工程材料,作結(jié)構(gòu)材料的Tg遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于室溫高彈態(tài)?1+?2粘流態(tài)?1+?2+?3存在永久形變高分子的蠕變線形和交聯(lián)聚合物的蠕變?nèi)^程形變隨時(shí)間增加而增大,蠕變不能完全回復(fù)形變隨時(shí)間增加而增大,趨于某一值,蠕變可以完全回復(fù)線形聚合物交聯(lián)聚合物交聯(lián)聚合物線形聚合物蠕變的本質(zhì):分子鏈的質(zhì)心位移線形和交聯(lián)聚合物的蠕變?nèi)^程蠕變的影響因素(1)溫度:溫度升高,蠕變速率增大,蠕變程度變大因?yàn)橥饬ψ饔孟拢瑴囟雀呤狗肿舆\(yùn)

8、動(dòng)速度加快,松弛加快(2

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