描述聚合物流变性质课件.pptVIP

描述聚合物流變性質的基本物理量2.1引言經典的彈性和粘性定律：Hooke定律：Newton粘性定律：簡單實驗:均質性,各向同性2.2應力描述應力定義：物體在外力或外力矩作用下會產生流動或（和）形變，同時為抵抗流動或形變，物體內部產生相應的應力。應力通常定義為材料內部單位面積上的回應力，單位為Pa（1Pa=1N/m2）或MPa(1MPa=106Pa)。1簡單拉伸(Extension)(拉伸應力,慣用應力)2簡單剪切(Shear)(剪切應力)牛頓流體：剪切流動時，內部只有剪切力，無拉伸壓縮應力（正應力）；粘彈性高分子流體：剪切流動時，內部既有剪切力，又有正應力問題：如何描述同時具有具有剪切和正應力的內部受力狀態？拉伸應力?=F/A0（A0為材料的起始截面積）拉伸應變（相對伸長率）e=（l-l0）/l0=Dl/l0簡單拉伸示意圖A0l0lDlAFF材料在拉伸作用下產生的形變稱為拉伸應變，也稱相對伸長率（e）。（ii）簡單剪切(shearing)材料受到與截面平行、大小相等、方向相反，但不在一條直線上的兩個外力作用，使材料發生偏斜。其偏斜角的正切值定義為剪切應變（?）。A0FF?簡單剪切示意圖剪切應變?=tg?剪切應力?s=F/A0（iii）均勻壓縮（pressurizing)材料受到均勻壓力壓縮時發生的體積形變稱壓縮應變（?V）。A0材料經壓縮以後，體積由V0縮小為V，則壓縮應變：?V=（V0-V）/V0=DV/V0應力張量表示：應力張量，對角線上的分量表示正應力，法向分量(normalcomponent),其他量表示剪切力,切向分量(shearcomponent)；1簡單拉伸2簡單剪切1簡單拉伸形變ε=?L/L0拉伸形變量伸長率2.3形變描述λ1＞1,λ2=λ3,為一維拉伸形變λ1＞1,λ2＞1,為二維拉伸形變λ1*λ2*λ3=1λ為常數或時間的函數2簡單剪切形變物體的形變實際上是物體在不同時刻,在空間佔有不同位形的比較,對這些位形的連續變化的描述就是對流動的描述.形變度量的一種定義(形變梯度張量)F=?x/?X簡單拉伸簡單剪切2.4彈性模量和柔量描述彈性模量=應力/應變拉伸情況E=σ/ε(楊氏模量),

D=1/E(拉伸柔量)剪切情況G=τ/γ(切變模量),

J=1/G(切變柔量)表徵材料抵抗變形能力的大小2.4形變速率的描述1速度梯度剪切速率：拉伸速率：2速度梯度張量材料內的流速場為V,則定義速度梯度張量:L一般為非對稱張量,可以分解為一個對稱張量和一個非對稱張量L=d+wd為形變率張量,表徵了材料形變的速率w為旋轉速率張量,與材料形變無關簡單剪切情況:速度場為得到簡單拉伸情況:不可壓縮流體的連續性方程,Himton有d=L,w=0

說明拉伸流場中不發生旋轉總結應力張量1簡單拉伸2簡單剪切形變梯度張量簡單拉伸簡單剪切速度場圖9－34拉伸流動的示意圖