《橡胶弹性》PPT课件

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1、第6章橡胶弹性Thedefinitionofrubber施加外力时发生大的形变，外力除去后可以恢复的弹性材料高弹态分子运动的特点：高弹态是聚合物特有的力学状态。在Tg以上的非晶态聚合物处于高弹态，典型的代表是各种橡胶，因为其Tg≈-60-(-20)℃，所以在一般使用温度下均呈高弹态。高分子材料力学性能的最大特点高弹性粘弹性高弹形变的本质：高弹性是一种熵弹性。橡胶弹性是由熵变引起的，在外力作用下，橡胶分子链由卷曲状态变为伸展状态，熵减小，当外力移去后，由于热运动，分子链自发地趋向熵增大的状态，分子链由伸展再回复卷

2、曲状态，因而形变可逆。气体弹性弹性的本质也是熵弹性。PBcross-linked天然橡胶和合成橡胶（化学交联，硫化）热塑弹性体（物理交联）交联橡胶有高弹性，而未交联橡胶，分子位移，发生永久形变⇒必须硫化。Molecularmovements具有橡胶弹性的条件：长链交联足够柔性橡胶高弹性特点：形变量大ε＝1000％，金属ε＜1％（WHY？长链,柔性）形变可恢复（WHY？动力:熵增；结构：交链）弹性模量小且随温度升高而增大.E＝105N/m2，塑料109N/m2金属1010～11N/m2形变有热效应.橡胶拉伸放热.

3、（原因：a.蜷曲→伸展，熵减小，放热，b.分子摩擦放热，c.拉伸结晶，放热）（后两点可以通过热力学分析找到答案）拉伸Tensile剪切Shear压缩Compression单轴拉伸Uniaxialelongation双轴拉伸biaxialelongation6.1形变类型BasicconceptSimpleelongation受一对大小相等，方向相反，作用在一条直线上的力简单拉伸简单拉伸情况下拉伸应变ε习用应力σ真应力σ’真应变δl0△lFFl真实截面积起始截面积Stress应力Engineeringstres

4、s工程应力Truestress真应力Stress-theamountofforceexertedonanobject,dividedbythecross-sectionalareaoftheobject.Thecross-sectionalareaistheareaofacross-sectionoftheobject,inaplaneperpendiculartothedirectionoftheforce.Stressisusuallyexpressedinunitsofforcedividedbyarea

5、,suchasN/m2.Strain应变Engineeringstrain工程应变Truestrain真应变-伸长率elongationratioStrain-theamountofdeformationasampleundergoeswhenoneputsitunderstress.Straincanbeelongation,bending,compression,oranyothertypeofdeformation.Tensilemodulus拉伸模量orYoung’smodulus杨氏模量柔量Comp

6、lianceModulus-theabilityofasampleofamaterialtoresistdeformation.简单剪切Shear剪切位移S，剪切角，剪切面间距d剪切应力Shearingstress剪切应变剪切应力Shearingstress剪切应变Shearmodulusandcomplianceinshear剪切模量和剪切柔量简单剪切实验能把高聚物宏观力学性能与它们内部分子运动相联系，建立高聚物力学行为的分子理论。固体液体粘弹体适用Compression压缩压缩应变Compressio

7、nstrain压缩模量ModulusofcompressionTherelationshipbetweenYoung’smodulusE,shearmodulusGandcompressionmodulusBPossionratio泊松比E,G,BandOnlytwoindependentvariables热力学体系：橡皮试样环境：外力（单轴拉伸）温度、压力依据：热力学第一定律dU＝dQ－dW热力学第二定律dQ＝TdS6.2橡胶的热力学分析l0–Originallengthf–tensileforcedl–

8、extendedlengthtensileP—所处大气压dV—体积变化FirstlawofthermodynamicsdU=dQ-dWdU–体系内能Internalenergy变化dQ–体系吸收的热量（为正）dW–体系对外所做功（为正）PdVfdl膨胀功PdV和拉伸功fdldW=PdV-fdl假设过程可逆dQ=TdS热力学第二定律等温等压拉伸橡胶在等温拉伸中体积不变，即dV=0dU=T