高弹应力作用下弹性形变很大的特点及理论分析

第二节高分子材料的高弹性和粘弹性本章第二、三节介绍高分子材料力学性能。对于高分子材料而言,形变可按性质分为弹性形变、粘性形变、粘弹性形变来研究,其中弹性形变中包括普通弹性形变和高弹性形变两部高弹性和粘弹性是高分子材料最具特色的性质。迄今为止,所有材料中只有高分子材料具有高弹性。

第2节高分子材料的高弹性和粘弹性本章在第2节和第3节介绍了高分子材料的力学性能。力学性能分为强度和变形两大部分。强度是指材料抵抗破坏的能力,如屈服强度、拉伸或压缩强度、冲击强度、弯曲强度等;量的变化。对于高分子材料,变形按其性质可分为弹性变形、粘性变形和粘弹性变形。其中,弹性变形包括普通弹性变形和高弹性变形。高弹性和粘弹性是高分子材料最重要的组成部分。特征性质。迄今为止,所有材料中只有高分子材料具有高弹性。处于高弹性状态的类橡胶材料在很小的外力作用下可发生100-1000%的变形,并且变形是可逆的。这种宝贵的特性使橡胶材料成为国防和民用工业的重要战略物资。高弹性源于柔性大分子链的构象熵因单键内的旋转而发生变化,也称为熵弹性。粘弹性是指高分子材料同时具有弹性固体性质和粘性流体性质。粘弹性的结合产生了许多有趣的机械松弛现象,例如应力松弛、蠕变、滞后损失和其他行为。这些现象反映了聚合物运动的特点,这不仅是研究材料结构与性能关系的关键问题,而且对正确有效地加工和使用高分子材料具有重要的指导意义。1. 高弹性变形的特点及理论分析 高弹性变形的一般特点 与金属材料和无机非金属材料的变形相比,高分子材料的典型高弹性变形具有以下特点。

1、在小应力作用下弹性变形很大。例如,在拉应力的作用下很容易伸长。100%~1000%的弹性变形与普通金属弹性体相比不大于1%;弹性模量为~10MPa(与金属的弹性模量相比,约为10~10MPa。2、当温度升高时,高弹性变形的弹性模量与温度成正比,即弹性应力也增加随着温度的升高,而普通弹性体的弹性模量随着温度的升高而增大。温度升高和降低。 3、在绝热拉伸(快速拉伸)过程中,材料会释放热量并使其温度升高,而金属材料是相反的。4。高弹性变形有机械松弛,而金属弹性体几乎没有松弛现象。高弹性变形的这些特征源于高弹性变形的分子机理与一般弹性变形的分子机理的根本区别。(2)平衡高弹性变形热力学分析lo轻交联橡胶试验同理,在恒温条件下,施加恒定力缓慢拉伸至lo+dl。所谓慢拉伸是指在拉伸过程中,橡胶试样始终具有热力学平衡构象,变形变为可逆变形,又称平衡变形。根据热力学第一定律,

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如果橡胶是理想橡胶,即假设不存在分子内力和分子间力,弹性变形过程中体系内能不变,那么在恒温恒压条件下进行一些实验,因为橡胶的体积在拉伸变形过程中会发生变化。它很小,作为一阶近似,被视为恒温恒体积实验。精选资料,欢迎下载投稿。在张力的作用下,大分子链由原来的盘绕状态变为伸展状态,构象熵减小;并且由于热运动,分子链有自发恢复到原来的盘绕状态的趋势,从而产生弹性恢复力。这种构象熵的恢复趋势会因材料温度的升高而更加强烈,因此弹性应力也会随着温度的升高而增大。此外,构象熵降低,dS

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