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1、7PolymerViscoelasticity聚合物粘彈性PolymerPhysics高分子物理Polymerviscoelasticitytreatstheinterrelationshipsamongelasticity,flow,andmolecularmotionInreality,noliquidexhibitspureNewtonianviscosity,andnosolidexhibitspureelasticbehavior,althoughitisconvenienttoassumesoforsomesimpl
2、eproblemsRather,allmotionofrealbodiesincludessomeelementsofbothflowandelasticityBecauseofthelong-chainnatureofpolymers,theirviscoelasticcharacteristicscometotheforefront.Thisisespeciallytruewhenthetimesformolecularmotionareofthesameorderofmagnitudeasanimposedmechanic
3、almotion蜘蛛網(wǎng)Spiderweb普通粘、彈概念粘–同黏：象糨糊或膠水等所具有的、能使一個物質(zhì)附著在另一個物體上的性質(zhì)。彈–由于物體的彈性作用使之射出去。彈簧–利用材料的彈性作用制得的零件，在外力作用下能發(fā)生形變（伸長、縮短、彎曲、扭轉(zhuǎn)等），除去外力后又恢復(fù)原狀。Elastic–havingthetendencytogobacktothenormalorprevioussizeorshapeafterbeingpulledorpressed.Viscous–thickandsticky,semi-fluid,thatdoe
4、snotfloweasily材料對外界作用力的不同響應(yīng)情況典型小分子固體–彈性小分子液體–粘性恒定力或形變-靜態(tài)變化力或形變-動態(tài)Idealelasticsolid理想彈性體‘dePotentiarestitutive’RobertHooke(1635~1703),Britain有多大的伸長量，就有多大的力?！禡icrographia》Spring彈簧理想彈性體Hooke’ssolid:理想彈性體（虎克彈性體）的行為服從虎克定律，應(yīng)力與應(yīng)變呈線性關(guān)系。受外力時平衡應(yīng)變瞬時達(dá)到，除去外力應(yīng)變立即恢復(fù)。------形變對時間不存在依
5、賴性彈簧形變過程外力瞬時形變分子內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)力與外力平衡應(yīng)力能量儲存應(yīng)力-時間關(guān)系應(yīng)變-時間關(guān)系12外力撤除瞬時形變回復(fù)能量釋放Spring彈簧受力分析虎克定律Hooke’slaw彈性模量EElasticmodulus彈簧的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系?---應(yīng)力Stress?---應(yīng)變Strain哪個彈簧硬？彈簧的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系彈簧1硬彈簧2硬E1>E2Idealviscousliquid理想粘性液體SirIsaacNewton(1642~1727),英國理想粘性液體Newtonliquid:理想粘性液體（牛頓流體）的行為服從牛頓流動定律，應(yīng)
6、力與應(yīng)變速率呈線性關(guān)系。受外力時應(yīng)變隨時間線性發(fā)展，除去外力應(yīng)變不能回復(fù)。粘性特點(diǎn)剪切作用很快，別的小分子填充實(shí)際上分子是存在位移的---通過應(yīng)力松弛消耗能量外力延遲形變內(nèi)力（應(yīng)力）通過分子運(yùn)動把能量耗散掉能量耗散12外力撤除永久形變（不可回復(fù)）------形變對時間存在依賴性粘壺形變過程粘壺的應(yīng)力-時間關(guān)系粘壺的應(yīng)變-時間關(guān)系------外力除去后完全不回復(fù)Dashpot牛頓定律Newton’slaw粘度?Viscosity粘度?：產(chǎn)生單位應(yīng)變速率所需要的力的大小哪個粘度小？粘壺的應(yīng)力和應(yīng)變速率關(guān)系粘壺1粘度小粘壺2粘度小?1
7、>?2彈性與粘性比較彈性粘性能量儲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間無關(guān)模量與時間有關(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。理想彈性體（如彈簧）在外力作用下平衡形變瞬間達(dá)到，與時間無關(guān)；理想粘性流體（如水）在外力作用下形變隨時間線性發(fā)展。聚合物的形變與時間有關(guān)，但不成線性關(guān)系，兩者的關(guān)系介乎理想彈性體和理想粘性體之間，聚合物的這種性能稱為粘彈性。聚合物的力學(xué)性能隨時間的變化統(tǒng)稱為力學(xué)松弛。最基本的力學(xué)松弛現(xiàn)象包括蠕變、應(yīng)力松弛、滯后和力學(xué)損耗等。理想彈性體、理想粘性
8、液體和粘彈性高聚物粘彈性Theviscoelasticityofpolymers高聚物材料表現(xiàn)出彈性和粘性的結(jié)合在實(shí)際形變過程中，粘性與彈性總是共存的聚合物受力時，應(yīng)力同時依賴于形變?和形變速率?，即具備固、液二性，其力學(xué)行為介于理想彈性體和理想粘性體之間。高聚
