粘弹性文献调查研究

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1、粘弹性动态断裂文献调查研究1•粘弹性基本概念粘弹性:viscoelasticity流体的粘滞性及弹性的综合性质。塑料对应力的响应兼有弹性固体和粘性流体的双重特性称粘弹性。粘弹性使塑料同时具有类似固体的特性，如弹性，强度，因次稳定性，和类似液体的特性如随时间，温度，负荷大小和速率而变化的流动特性。粘弹性理论与弹性力学的主要区别在于应力■应变关系不同。粘弹性理论与弹性力学的主要区别：在于应力■应变关系不同。通常用服从胡克定律的弹性元件和服从牛顿粘性定律（即应力和应变率成正比）的粘性元件来表征粘弹性体的特性。两种最基本的粘弹性体模型是麦

2、克斯韦模型和开尔文模型。前者为弹性元件和粘性元件串联，总应变是弹性应变和粘性应变之和；后者为弹性元件和粘性元件并联，其弹性伸长和粘性伸长相等，而总应力为弹性应力和粘性应力之和。从理论上说，利用本构方程、运动方程、几何方程、边界条件以及初始条件，可找到粘弹性边值问题的解。在缓慢加载的前提下，如果粘弹性体所受的体积力、表面力和粘弹性体的位移边界条件都可以写成空间和时间的分离变量形式，且全部应力、应变以及它们对时间的各阶导数的初始值都为零，则可利用对时间的拉普拉斯变换，把一个线性粘弹性体的问题化为一个同样形状和大小的线性弹性体的问题。求

3、出后者的解并利用拉普拉斯逆变换，就能得到原粘弹性体问题的解。各种材料的粘弹性性能，可通过蠕变实验和振动实验加以确定。2•聚合物的力学松弛(粘弹性)现象高聚物力学性质随时间而变化的现象称为力学松弛或粘弹现象。静态粘弹性：蠕变和应力松弛。动态粘弹性：滞后与内耗现象。1)静态粘弹性：蠕变和应力松弛(1)蠕变CreepdeformationII'(a)普弹形变(el):(b)高弹形变(e2):(c)粘性流动(e3):77当聚合物受力时，以上三种形变同时发生：总形变:吕V冶蠕变回复：影响聚合物蠕变的因素：分子链结构：考虑链的柔性交联：温度：

4、Tg附近蠕变最明显，过高形变快，观察不到；过低，基本一发生蠕变外力：同温度的影响应力松弛StressRelaxation应力松弛：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。理想弹性体和理想粘性体的应力松弛的比较：理想弹性体：区盘理想粘性体a£应力松弛的分子运动机理和数学表达：线型聚合物：交联聚合物：刃*口＞X影响应力松弛的因素：交联：应力不会衰减为0应变：应变超过一临界值后，随应变增大应力松弛加快温度：温度越高，应力松弛模量随时间衰减越快静压力：使应力松弛速率降低结晶度：结晶度提高，松弛速率下降2)动态粘

5、弹性：滞后与内耗现象(1)滞后：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。损耗的功DW:（2）内耗Internalfriction（力学损耗）丽（莎二3）£二勺sinryfcosd—勺cos创sin5内耗的表征：a=ashMcosS+trcostatsiaS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：K9损耗角正切：内耗测定方法：扭摆法。（3）影响内耗的因素A、分子结构的影响B、温度：温度很高，分子运动快，应变能跟上应力变化，从而d小，内耗小。温度很低，分子运动

6、很弱，不运动，从而磨察消耗的能量小，内耗小温度适中时，分子可以运动但跟不上应力变化，d增大，内耗大C、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，d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V增大，内耗大。聚合物粘弹性的力学模型力学模型：用弹簧和粘壶组合描述聚合物的粘弹性分子理论：设计一种相当合进的聚合物分子的表示方法，据此认识分子在粘性介质中的运动。如RBZ理论(珠簧模型)1、Maxwell模型CT-EsHookeslaw:eNewton'

7、slaw:de1db—二1—运动方程：dtEdtTf应力松弛分析：时间无穷大时，应力趋于零，模量趋于零:师)=嘶弘0Maxwell模型的缺点：II'(1)无法描述聚合物的蠕变，Maxwellelement描述的是理想粘性体的蠕变响应。

8、

9、£(2)对交联聚合物不适用，因为交联聚合物的应力不可能松弛到零。2、Voigt(或Kelvin)模型运动方程:应力松弛分析：Cf(f)=E£即Kelvinelement描述的是理想弹性体的应力松弛响应；交联聚合物的蠕变过程：应力恒定：蠕变回复：Kelvin模型优缺点：(1)可描述交联聚合物的蠕变行

10、为(2无法描述聚合物的应力松弛。Kelvin模型描述的是理想弹性体的应力松弛响应。(3)不能反映线形聚合物的蠕变，因为线形聚合物蠕变中有链的质心位移，形变不能完全回复。Maxwell与Kelvin模型比较:3•动态断裂