1、第十五章 聚合物的粘弹性行为(简介),高分子材料,又称聚合物,是由各类单体分子通过聚合反应而形成的。聚合物具有轻巧、廉价和便于加工成型等特点,这类材料在用途上和用量上都在迅速增长。目前全世界聚合物的产量,在体积上已相近钢产量。,聚合物性态与温度和时间或应变速率关系很大。由于温度和时间或应变速率存在着广泛的等效关系,经常将温度T作为主要的特征参数。对于非晶态聚合物,以玻璃化的转变温度为分界线,将聚合物分成玻璃态和橡胶态。前者的性态接近于脆性玻璃;后者具有很高的非线性弹性变形能力。在不同的条件下,聚合物表现出多种类型的变形,如弹性变形、粘性变形、塑性变形。 与一般工程材料不同,聚合物表现出明显的粘
2、弹性行为,即它们的应力-应变关系都与时间有关,介于弹性与粘性之间的变形行为。之外,粘弹性材料的应力-应变-时间关系还具有温度敏感性,即与温度有关。一般的弹性材料在温度较高的情况下可能会出现蠕变和松弛的现象,但是粘弹性材料在一般环境温度,就可以产生这两种现象。,弹性固体与粘性流体代表着粘弹性材料的两个极端。弹性固体在载荷除去后其变形能恢复到其初始状态;而粘性流体则不具有变形恢复的可能性。弹性固体的应力直接与应变有关;而粘性流体中的应力,除静水压力分量外,则与应变速率有关。通过分别对弹性固体与粘性流体建立出的弹性元件与粘性元件两个基本模型,可将粘弹性聚合物应用麦克斯韦模型(串联模型)或开尔文模型(并联模型)表示,可得到两种模型的本构方程,以描述粘弹性材料的应力-应变-时间的关系。为了避免对应力-应变本构方程的积分运算,可采用拉普拉斯变换求解。,对于不同的聚合物,需建立与之相对应的粘弹性模型,这往外需要经过“实验-理论分析-实验”这样的多次反复过程,才能逐步完善。,(详细请见工程力学 范钦珊主编 ;工程材料力学性能 刘瑞堂 等 编),