高分子材料的动态性能及其测量

高分子材料的动态性能及其测试

聚合物材料的基本形式表现出从弹性固体到粘性液体的一系列特性和行为。这些行为和性能取决于材料或工程部件分析时的温度、频率和时间尺度。
将粘性液体聚合物定义为没有一定形状,在外加载荷作用下流动变形是不可逆的。弹性材料,如钢和铝,在载荷作用下瞬间变形,然后恢复原状
如果所施加的载荷在材料的屈服或塑性极限范围内,请在卸载载荷时说明。弹性固体聚合物的特点是具有一定的形状,可以在外力作用下变形,存储变形能并将其返回
去除施加的负载。同时具有粘性液体和类固体特性的材料行为称为粘弹性。这些粘弹性材料表现出一种随时间变化的行为,其中施加的载荷不会引起瞬时变形,
但在施加荷载和产生的变形之间有一个时滞。我们还观察到,在聚合物材料中,所产生的变形也取决于施加荷载的速度。

动态特性表征在比较不同聚合物的力学性能,进行质量、失效分析和新材料鉴定方面起到重要作用。图1.4和图1.5显示了纯弹性、纯粘性和粘弹性材料的响应。在纯弹性情况下,应力和应变(力和最终变形)是完全同步的,导致相位角为0。对于纯粘性响应,输入变形和合成变形相差90度。对于一个
粘滞材料的相位角介于0 ~ 90度之间。通常,粘弹性材料的测量用复模量E*表示,以捕获材料的粘性和弹性行为。应力是同相响应和非同相响应的总和。

那么x Cosdelta项和应变是同相的,而那么x Sindelta项和施加的应变不是同相的。模量E′与应变同相,E”与应变不同相。E’被称为存储模量,E”被称为损耗模量。
E ' = s0 x cosdelta
E " = s0 x sindelta

Tan delta =损失系数= E " /E '

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