流變學(xué)總復(fù)習(xí)ppt課件-在線瀏覽
2025-03-04 00:06本頁(yè)面
【正文】 分量的方程； ? 又稱(chēng)為流變狀態(tài)方程。 線性彈性 虎克定律與彈性常數(shù) 虎克定律 : 應(yīng)力 ?與應(yīng)變 ?之間存在線性關(guān)系。 拉伸實(shí)驗(yàn) 中，材料在受拉應(yīng)力 ?作用下產(chǎn)生長(zhǎng)度方向的應(yīng)變 ?，根據(jù)虎克定律： ?=E? E表示材料的剛性。 E為常數(shù)，稱(chēng)為楊氏模量或拉伸模量 D＝ 1/E ?=D? E的倒數(shù) D稱(chēng)為拉伸柔量（Tension pliance）， D越大表示材料越易變形，剛性低。 在拉伸實(shí)驗(yàn)中，定義 ?： 側(cè)邊的分?jǐn)?shù)減量 ，也與應(yīng)力成正比，在流變學(xué)中使用泊松比 在 各向同性壓縮實(shí)驗(yàn) 中 ， 材料的應(yīng)變應(yīng)為其體積的變化分?jǐn)?shù) △ V/V。因此表征一個(gè)材料的線性彈性只需其中兩個(gè)就足夠 。 （ 2） 流變變形的不可回復(fù)性 這是黏性變形的特點(diǎn)，其變形是永久性的，稱(chēng)為永久變形。 （ 3） 能量散失 外力對(duì)流體所作的功在流動(dòng)中轉(zhuǎn)化為熱能而散失 ， 這一點(diǎn)與彈性變形過(guò)程中儲(chǔ)能完全相反 。 流動(dòng)方式（測(cè)黏流動(dòng)） 1 圓管中流體的穩(wěn)定層流 測(cè)定流體通過(guò)一根細(xì)管流動(dòng)的流量來(lái)測(cè)定流體的黏度是常用的方法 。 可看作圓管中許多無(wú)限薄的同心圓柱狀流體薄層的流動(dòng)。 2 扭轉(zhuǎn)流動(dòng) 扭轉(zhuǎn)流動(dòng)發(fā)生在兩個(gè)平行的圓盤(pán)之間，圓盤(pán)的半徑為 R，兩圓盆之間的距離為 h，上圓盤(pán)以角速度 ?旋轉(zhuǎn)，施加的扭矩為 M。 總轉(zhuǎn)矩 M： ??? 3/2 3 ?? RM?? 32/3 RM ??? 32/3 RMt ??? ?錐板法測(cè)定黏度的基本公式 應(yīng)力分量為 t?? 聚合物稀溶液的黏度 聚合物稀溶液黏度的測(cè)定很早被用來(lái)研究聚合物的性質(zhì)。所以，聚合物稀溶液黏度的測(cè)定至今仍是研究聚合物分子量和分子大小的重要方法 。 聚合物熔體的黏度 熔融黏度的分子理論 ?聚合物熔體流動(dòng)時(shí)，由于大分子之間的相互纏繞，單個(gè)大分子鏈不能作整體流動(dòng)，流動(dòng)是由鏈段的運(yùn)動(dòng)造成的，它們由于熱運(yùn)動(dòng)和受應(yīng)力場(chǎng)的作用躍入空洞 (自由體積 )中 。很顯然，前者與分子間的摩擦力有關(guān)，后者與聚合物的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。? 式中， ?為單位摩擦力因數(shù) , F為結(jié)構(gòu)或協(xié)同因數(shù)。 ?是溫度的函數(shù)，溫度升高，躍遷速度增大， ?減小。 F表示分子運(yùn)動(dòng)的方式。 橡膠彈性的特點(diǎn) 橡膠是輕度交聯(lián)的聚合物，其流變行為可以用非線性彈性（也稱(chēng)為橡膠彈性）這一數(shù)學(xué)模式來(lái)描述。 （ 2） 變形能完全回復(fù) 橡膠分子之間由于互相交聯(lián) ， 在變形時(shí)分于鏈順著外力場(chǎng)的方向伸展 ， 分子鏈由無(wú)序狀態(tài)變?yōu)檩^有序的狀態(tài) ， 從熱力學(xué)觀點(diǎn)看 ， 就是熵減少 。 與線性彈性瞬時(shí)回復(fù)不同 ， 橡膠變形回復(fù)不是瞬時(shí)的 ， 而需一定時(shí)間 。橡膠變形是靠分子鏈段運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，整個(gè)分子鏈從一種平衡狀態(tài)過(guò)渡到與外力相適應(yīng)的平衡狀態(tài)，這個(gè)過(guò)程需要 —定的時(shí)間。 （ 5） 變形時(shí)有熱效應(yīng) 當(dāng)把橡膠試樣急速拉伸 （ 絕熱拉伸 ） 時(shí) ， 試樣溫度升高 ， 這種熱效應(yīng)雖然不很強(qiáng)烈 ， 但隨伸長(zhǎng)程度的增加而增大 。 變形 在線彈性的拉伸試驗(yàn)中 ，應(yīng)變定義為△ l/l，長(zhǎng)度的分?jǐn)?shù)變化 ,這里沒(méi)有明確式中的 l是指原始長(zhǎng)度 l0還是變形后的長(zhǎng)度 lf。 在橡膠彈性中 ， 應(yīng)變是很大的 ， 所以必須指明 ?的定義式是△ l/l0還是 △ l/lf， 實(shí)際上這兩種表示法都可用 ， 也有用 別的方法表示應(yīng)變的 。 ?? ?????? 1000 lllll f線彈性中 ， 定義應(yīng)力為 f /A， 這里 A也沒(méi)指明是原始面積 A0。 橡膠彈性中 ， A0則與 Af相差較大 。 應(yīng)力 Mooney在橡膠彈性統(tǒng)計(jì)理論建立之前提出了一種描述橡膠彈性的唯象理論。 基于這兩個(gè)假定， Mooney從對(duì)稱(chēng)性出發(fā)，由純粹的數(shù)學(xué)論證推導(dǎo)出橡膠材料的應(yīng)變儲(chǔ)能函數(shù)具有如下形式： 對(duì)非線性彈性是一個(gè)突破，它使我們不需作任何關(guān)于應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的假定而能得到非線性彈性的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。 )3111()3( 23322122322211 ???????? ?????? CCW?只有部分交聯(lián)的聚合物在高于 Tg時(shí)才會(huì)發(fā)生較大的彈性形變 （ 可恢復(fù)的變 形 ） 。 ?非線性彈性理論適用于橡膠材料，即部分交聯(lián)的聚合物，其 Tg低于室溫。 ?MooneyRivlin理論的局限性是它僅適用于平衡的變形，即 f或 ?必須是平衡態(tài)時(shí)的，不隨時(shí)間變化 。 由于熵變遠(yuǎn)比內(nèi)能變化小 ， 所以橡膠彈性體的模量比較小 。 橡膠彈性的分子理論成功地解釋了許多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 下圖表示部分交聯(lián)的高聚物，圖中 A， B， C， D… 等為交聯(lián)點(diǎn)，而在交聯(lián)點(diǎn)之間的鏈段 BC， CH等，我們稱(chēng)之為網(wǎng)鏈（Networkchain）。 部分交聯(lián)的聚合物 非線性黏性（非牛頓流體） 1 聚合物熔體流動(dòng)特性 聚合物熔體的流動(dòng)不是線性黏性流動(dòng)，即它們是非牛頓流體。聚合物為長(zhǎng)鏈分子，又互相發(fā)生纏繞。 這就產(chǎn)生了其黏度的剪切速率依賴(lài)性。下面的幾種特殊的流動(dòng)行為都可以用聚合物的分子結(jié)構(gòu)，即 分子鏈的定向及纏繞來(lái)解釋 。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，存在兩種相反的剪切速率依賴(lài)性 。 ?假塑性的曲線 ：黏度隨剪切速率的增大而下降，這種性質(zhì)稱(chēng)為假塑性（ Pseudoplastic），或剪切稀化（ Shearthinning）。剪切稀化現(xiàn)象是可逆
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