高分子物理习题册(8)(2)

2019-06-11 21:15

Voigt

*例8-12 试证明由方程解:由

每一个单元的力学参数为

,和和

,即得:

可以得出Maxwell模型中的本体黏度η。

,设Maxwell模型由

个单元串联。

即可由

加和求

例8-13 试根据以下数据绘制两个Maxwell单元并联组合模型的应力松弛曲线。

解:

t 10-2 10-1 1 10 102 103 103.5 103.8 104 E(t) 3×1010 2.7×1010 1.1×1010 6.3×106 4.5×106 1.8×106 2.1×105 9.1×103 277 作图

图8-12 两个Maxwell单元并联组合模型的应力松弛曲线

例8-14 当用一个正弦力,作用于z个串联Maxwell模型(图8-13)时,试导出复合模量的表达式。 解:对于Maxwell模型:

??

令,

图8-13 z个串联Maxwell模型

例8-15两个并联的Maxwell模型单元的元件参数分别为

。此种模型对于未硫化的高相对分子质量聚合物为一级近似。试画出

它的的关系曲线。

解:由题意(Maxwell模型并联)有:

式中

作图(图8-14)

例8-16 对一种聚合物,用三个并联的Maxwell模型表示 E1=105N·m-2,τ1=10s E2=106N·m-2,τ2=20s E3=107N·m-2,τ3=30s

求加应力10秒后的松弛模量E。 解:

例8-17 假如某个体系含有两个Voigt单元,其元件参数是:

和,式中,ν为单位体积中交联网链的数目。

试导出这一体系在恒定应力σ下的蠕变响应的表达式。

解:两个Voigt单元串联模型如图8-15。

由和

图8-15 两个Voigt单元串联模型

例8-18 有一个三元力学模型,其模量和黏度如图8-16所示

图8-16 三元力学模型(Maxwell单元与弹簧并联) 求证:(1)该模型的应力应变方程为;

(2)当施以恒定应变ε时,该模型的应力松 弛方程为:

其中 为应力松弛时初始最大应力.

解:(1)总应力为σ,它与σ1、σ2、σ3的关系为:

总应变ε与ε1、ε2、ε3的关系为:

∵,

令,即,两边同乘以

(2)当施加恒定应变ε时,

于是上式成为

当t=0时

其实也可直接观察到这三元模型是Maxwell模型和一个弹簧并联。当施压σ0时 (1)弹簧的应力为

(2)Maxwell模型部分的应力为∴总应力松弛方程为两者的加和

,其应力松弛方程为

例8-19 一个Voigt单元(E=2×105N·m-2,τ =103s)串联一个黏壶(η=3×108Pa·s) (见图8-17).试计算:

(1)当加恒定负荷4.9N/m2时,这一体系的形变答应值;

(2)若负荷保留3000s后移去,试画出蠕变与回复曲线,并用曲线计算该体系的黏度。


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