材料的滞弹性与内耗ppt课件.ppt

《材料的滞弹性与内耗ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第八章材料的滞弹性与内耗§1材料的滞弹性一滞弹性的定义1理想弹性：在振动条件下，应力和应变之间的关系完全遵从胡克定律，应力与应变随时保持同相位。理想粘弹性：粘性服从牛顿定律，应力与应变速率成正比。聚合物的粘弹性是严重发展的滞弹性。滞弹性：是指在弹性范围内出现的非弹性现象。应变不仅与应力有关，而且与时间有关。二滞弹性的力学模型1弹性及粘性元件模型：2滞弹性的力学模型：标准线性固体力学模型三滞弹性的表现形式1滞弹性表现形式的分类：大应力(10MPa以上)和低频应力条件下：即静态应用条件下，滞弹性表现为弹性

2、后效、弹性滞后、弹性模量随时间延长而降低以及应力松弛等四方面。小应力(1MPa以下)和高频应力条件下：即动态应用时，滞弹性表现为应力循环中外界能量的损耗，有内耗、振幅对数衰减等。2弹性后效3应力弛豫应变保持恒定的条件下，应力随时间延长而减小。（应力松弛）弛豫模量高温条件下，应力弛豫更显著4模量亏损恒应力条件下，弹性模量(1)单向快速加、卸载时，应变弛豫来不及产生，此时弹性模量为(2)单向缓慢加、卸载，应变来得及充分进行，此时，MR为完全弛豫性模量，也为恒温弹性模量。(3)实际测量时，加载速度介于上两者

3、之间，弹性模量大小介于Mu与MR之间。称为动力弹性模量。§2内耗一内耗概述1内耗定义：一自由振动的固体，即使与外界完全隔离(如处于真空环境)，它的机械能也会转化成热能，从而使振动逐渐停止；如果是强迫振动，则外界必须不断供给固体能量，才能维持振动。这种由于固体内部原因而使机械能消耗的现象称为内耗或阻尼。内耗变化的最大值称为内耗峰。2内耗发生的前提：滞弹性文献中的同义语：InternalFriction；内摩擦；工程应用中：阻尼本领（DampingCapacity）高频振动中：超声衰减（Ultrasoni

4、cAttenuation)二内耗的分类线性滞弹性内耗：表现为只与加载频率有关，内耗峰对温度敏感。如弛豫型内耗。非线性滞弹性内耗：既与频率有关，又与振幅有关。它来源于固体内部缺陷及其相互作用。静滞后型内耗：完全与频率无关而只与振幅有关的内耗。阻尼共振型内耗：形式上类似于线性滞弹性内耗，与频率有关，但内耗峰对温度变化较不敏感，常与位错行为有关。三内耗的表征1品质因数2计算振幅对数减缩量3建立共振曲线求内耗4计算超声波在固体中的衰减系数5计算阻尼系数或阻尼比四一些典型内耗的特点1弛豫型内耗：属线性滞弹性内耗

5、实数部分虚数部分2静滞后型内耗（瞬时范性）静态滞后的产生是由于应力和应变间存在多值函数关系，即在加载时，同一载荷下具有不同的应变值，完全去掉载荷后有永久形变产生。仅当反向加载时才能回复到零应变。静态滞后回线不是线性关系，滞后回线的面积是恒定值，与振动频率无关，内耗与振幅有关。物体在周期性应力σ的作用下振动时，除了产生一个相应的弹性应变以外，还会由于内部的原因而产生一个附加的非弹性应变，从而导致了应变落后于应力，消耗机械能，形成内耗。五内耗产生的机制1内耗产生的原因：非弹性应变包括滞弹性应变、非线性滞弹

6、性应变、线性粘弹性应变、瞬时范性应变等。以滞弹性应变为例进行说明非弹性应变与弹性应变有什么差别呢？(b)应变－时间曲线交变应力下理想弹性的行为(c)应力－应变曲线(a)应力－时间曲线AB理想弹性行为具有瞬时性：即应变对于应力的响应是瞬时的，应变的变化与应力的变化是同相位的。应力－应变曲线沿O-A-B-O往复变化，并不形成封闭的回线。(a)应力－时间曲线(c)应力－应变滞后回线(b)应变－时间曲线交变应力下滞弹性的行为应变为什么会落后于应力呢？应变落后于应力又为什么会形成内耗呢？平衡状态1×平衡状态2调

7、节过渡弛豫过程2滞弹性内耗产生的机制需要一定的时间完成，即弛豫时间，同时需要越过一定的势垒，即需要提供一定的激活能。内耗是材料内部的内耗源在应力作用下的行为的本质反映。各类点缺陷、线缺陷、面缺陷弛豫：对于一个热力学系统来说，可以假定它在一个外部变量的一系列无限小的变化的作用下，能够取得连续的、一系列的、单值的平衡状态。对于一个非弹件固体来说，在外加的机械力的作用下达到新的平衡需要时间，人们把这个热力学系统在外部变量的作用下，随着时间的推移调节到一个新平衡态的现象叫做弛豫。如果这外部变量是力学量（应力或

8、应变）时，这种弛豫叫做力学弛豫。内耗源：固体内部的各类点缺陷、现缺陷、面缺陷的运动变化以及它们之间的相互作用。外加应力：内耗峰与应力的频率有关弛豫时间：弛豫时间依赖于温度。不同的内耗源有不同的弛豫时间。激活能：不同的内耗源所需的激活能不同测量温度：实验也证明内耗峰还与温度有关滞弹性内耗四要素1)点阵中原子有序排列引起的内耗应力感生有序内耗体心立方(bcc)晶体中间隙原子引起的内耗——Snoek峰用近似于1Hz的频率测量含氮的α-Fe（bcc结构）的内耗，