高分子物理习题册(8)(4)

2019-06-11 21:15

由于,,则有

上式便是Maxwell模型的运动方程式,即应力-应变方程。 (2)

的表达式:

当模型受到一个交变应力作用时,其运动方程式可写成

时间区内对上式积分,则

-=-+

,由上式得

应变增量除以上应力增加即为复合柔量

因此,,。 ,得

应力增量除以应变增量,即为复合模量

=+=

因此,,

*例8-27 标准线性固体模型中黏度和模量如图8-24所示,试证明当用正弦交变应力作用于该模型时,

其内耗正切的表示式为,式中为正弦交变应力的角频率,为模型

的松弛时间,。

图8-24标准线性固体模型

解:这三元件模型可看做一个弹簧和一个Maxwell模型并联。根据并联模型应变相等应力相加的原理,有

当以正弦交变应力作用该模型时,产生的正弦交变的应变复数为

,则

==

故,

所以=

例8-28 用Maxwell模型证明,。

分析:高聚物熔体具有黏弹性,与复数模量和复数柔量一样,复数黏度也包括两部分,实部表示真正的黏度贡献,虚部是弹性部分的贡献,其两部分的表示式可用Maxwell串联模型导得。

解:当模型受到一个交变应力时,便产生一个交变的形变

,由,得

又因,

所以

说明:

为实数部分,又称为动态黏度。

例8-29 对聚合物施加一个交变应力ε=ε1cos(

t)+ε2sin(

=0cos(t),产生应变

t),证明柔量的储能分量J1和损耗分量J2分别由下面两式表示:

J1=ε1/计算

0= J2=ε2/0=

=0.01,0.1,0.316,1,3.16,10和100时J1E和J2E值。

)关系的草图。 t)+ε2

cos(

t)

画出J1E和J2E对log(解:dε/dt=-ε1

sin(

=

令sin和cos分量分别相等,得 ε2=和ε2

(1) =

(2)

将(1)式代入(2)式得

然后(1)式成为

所得数据列表和作图如下:

-2 -1 -0.5 0 0.5 1 2 0.01 0.10 0.316 1 3.16 10 100 1 0.99 0.91 0.5 0.09 0.01 10-4 0.01 0.10 0.29 0.5 0.29 0.10 0.01

图8-25 J1E和J2E对log(8. 2 时温等效原理和WLF方程

例8-30 PMMA的力学损耗因子在130℃得到一峰值,假定测定频率是1周/秒.如果测定改在1000周/秒,在什么温度下得到同样的峰值?(已知PMMA的Tg=105℃)

)关系

解:

思路分析:130℃ Tg(105℃) ?(求) 1Hz ?(通过) 1000Hz

第一步:将测量从130℃、1Hz,移至105℃,求频率:

第二步:将测量从105℃、移至1000Hz,求T

T=156℃

例8-31 对聚异丁烯(PIB)在25℃10小时的应力松弛达到模量106达因/厘米-2.利用WLF方程,在-20℃下要达到相同的模量需要多少时间.对PIBTg=-70℃ 解:思路分析:25℃ Tg(-70℃) -20℃ 10h ?(通过) ?(求)

第二种方法:

其他作法分析: 从书上查得PIB的

代入WLF方程计算得非普适值。

。结果出现差别的原因是这里和采用了PIB的实验值,而


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