高分子化学与物理基础（第二版）第9章高分子固体的基本力学性质.ppt

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1、高分子材料的屈服及判据2玻璃态和晶态高分子的力学性质1第9章 高分子固体的基本力学性质高分子弹性体的力学性能4高分子材料的破坏和理论强度3交联橡胶的溶胀5第9章 高分子固体的基本力学性质黏弹性数学模型7高分子的黏弹性69.1 玻璃态和晶态高分子的力学性质12描述力学性质的基本物理量描述力学性质的基本物理量高分子材料的应力高分子材料的应力-应变曲线应变曲线3高分子材料应力高分子材料应力-应变曲线类型应变曲线类型9.1.1 描述力学性质的基本物理量9.1.1.1 9.1.1.1 简单拉伸简单拉伸9.1.1.2 9.1.1.2 简单剪切简单剪切9.1.1.3 9.1.1.3 流体静压缩流体静压缩9.

2、1.1 描述力学性质的基本物理量9.1.2.1 9.1.2.1 非晶态高分子材料的应力非晶态高分子材料的应力-应变曲线应变曲线9.1.2 高分子材料的应力-应变曲线9.1.2.2 9.1.2.2 晶态高分子材料的应力晶态高分子材料的应力-应变曲线应变曲线9.1.2 高分子材料的应力-应变曲线9.1.2.3 9.1.2.3 取向态高分子的应力取向态高分子的应力-应变曲线应变曲线9.1.2 高分子材料的应力-应变曲线9.1.3 高分子材料应力-应变曲线类型 高分子材料的屈服行为既取决于材料本身的性质又与拉伸时的温度、拉伸速率等条件有关。9.2 高分子材料的屈服及判据常数的数值只同材料本身的性质有关

3、，与受力状态无关。9.2 高分子材料的屈服及判据9.2 高分子材料的屈服及判据斜截面上的切向应力和法向应力分别为：9.3 高分子材料的破坏和理论强度12脆性断裂和韧性断裂脆性断裂和韧性断裂高分子材料的理论强度高分子材料的理论强度3影响断裂强度的因素影响断裂强度的因素9.3.1 脆性断裂和韧性断裂 材料的断裂是韧性的还是脆性的可以从下面三个方面判别:（1）应力-应变曲线 如果材料只发生了普弹小形变，并且在屈服之前就发生了断裂，那么可以判别为材料发生了脆性断裂；如果材料是在发生屈服或高弹形变之后才断裂，则发生的是韧性断裂。（2）断裂能 将冲击强度为 作为临界指标，试样的冲击强度小于该数值为脆性断裂

4、，否则为韧性断裂。（3）断裂面形状 脆性断裂通常断裂面光滑，而韧性断裂则试样断面粗糙并且有外延的形变。断裂的临界条件以及临界条件下材料的拉伸强度可以表示为：9.3.2 高分子材料的理论强度9.3.3.1 9.3.3.1 高分子结构的影响高分子结构的影响（1）主链结构（2）分子量（3）交联（4）结晶和取向（5）增塑剂的影响（6）填料的影响（7）共混的影响9.3.3.2 9.3.3.2 受力环境的影响受力环境的影响9.3.3 影响断裂强度的因素9.4 高分子弹性体的力学性能12高弹体的分子结构特点高弹体的分子结构特点高弹形变的热力学分析高弹形变的热力学分析3橡胶状态方程式橡胶状态方程式同其他固体材

5、料相比，橡胶材料具有以下特点。（1）小应力下产生大形变并且弹性模量小（2）具有热弹性效应（3）弹性体的高弹形变是一个松弛过程9.4.1 高弹体的分子结构特点9.4.2 高弹形变的热力学分析9.4.3 橡胶状态方程式 交联高分子溶胀过程自由能的变化由两部分组成：平衡溶胀比9.5 交联橡胶的溶胀9.6 高分子的黏弹性12黏弹现象黏弹现象交变应力作用下材料的模量交变应力作用下材料的模量9.6.1.1 9.6.1.1 蠕变蠕变 通常，蠕变曲线是三种力学行为的叠加。9.6.1 黏弹现象9.6.1.2 9.6.1.2 应力松弛应力松弛9.6.1.3 9.6.1.3 滞后现象与内耗滞后现象与内耗9.6.1

6、黏弹现象9.6.1 黏弹现象 模量可用复数形式表达为：损耗模量与储存模量的比值称为损耗角正切，反映了力学损耗的大小。9.6.2 交变应力作用下材料的模量9.7 黏弹性数学模型12MaxwellMaxwell模型模型KelvinKelvin模型模型3四元件模型四元件模型4BoltsmannBoltsmann叠加原理叠加原理5黏弹性的时温等效原理黏弹性的时温等效原理9.7.1 Maxwell模型总的应力表达式可写为：9.7.2 Kelvin模型9.7.3 四元件模型9.7.4 Boltsmann叠加原理9.7.5 黏弹性的时温等效原理9.7.5 黏弹性的时温等效原理Thank youThank you