高分子材料的蠕变和松弛行为
高分子材料的蠕变和松弛行为
高分子材料具有大分子链结构和特有的热运动，决定了它具有与低分子材料不同的物理性态。高分子材料的力学行为最大特点是它具有高弹性和粘弹性。在外力和能量作用下，比金属材料更为强烈地受到温度和时间等因素的影响，其力学性能变化幅度较大。
高聚物受力产生的变形是通过调整内部分子构象实现的。由于分子链构象的改变需要时间，因而受力后除普弹性变形外，高聚物的变形强烈地与时间相关，表现为应变落后于应力。除瞬间的普弹性变形外，高聚物还有慢性的粘性流变，通常称之为粘弹性。高聚物的粘弹性又可分为静态粘弹性和动态粘弹性两类。
静态粘弹性指蠕变和松弛现象。与大多数金属材料不同，高聚物在室温下已有明显的蠕变和松弛现象。本文章主要介绍高聚物的蠕变和应力松弛现象产生的原因、过程，应用以及如何避免其带来的损害。
1 高分子材料蠕变
高分子材料的蠕变即在一定温度和较小的恒定外力（拉力、压力或扭力等）作用下、高分子材料的形变随时间的增加而逐渐增大的现象。
1.1 蠕变过程及原理
图1-1就是描写这一过程的蠕变曲线，t 1是加荷时间，t 2是释荷时间。从分子运动和变化的角度来看，蠕变过程包括下面三种形变：当高分子材料受到外力（σ）作用时，分子链内部键长和键角立刻发生变化，这种形变量是很小的，称为普弹形变（1ε）。当分子链通过链段运动逐渐伸展发生的形变，称为高弹形变（2ε）。如果分子间没有化学交联，线形高分子间会发生相对滑移，称为粘性流动（3ε）。这种流动与材料的本体粘度（3η）有关。在玻璃化温度以下链段运动的松弛时间很长，分子之间的内摩擦阻力很大，主要发生普弹形变。在玻璃化温度以上，主要发生普弹形变和高弹形变。当温度升高到材料的粘流温度以上，这三种形变都比较显著。由于粘性流动是不能回复的，因此对于线形高聚物来说，当外力除去后会留下一部分不能回复的形变，称为永久形变。
图1-1 蠕变曲线图1-2 线型高聚物的蠕变曲线图1-2是线型高聚物在玻璃化温度以上的蠕变曲线和回复曲线，曲线图上标出了各部分形变的情况。只要加荷时间比高聚物的松弛时间长得多，则在加荷期间，高弹形变已充分发展，达到平衡高弹形变，因而蠕变曲线图的最后部分可以认为是纯粹的粘流形变。
蠕变与温度高低和外力大小有关，温度过低，外力太小，蠕变很小而且很慢，在短时间内不易觉察；温度过高、外力过大，形变发展过快，也感觉不出蠕变现象；在适当的外力作用下，通常在高聚物的玻璃化温度以上不远，链段在外力下可以运动，但运动时受到的内摩擦力又较大，只能缓慢运动，则可观察到较明显的蠕变现象。
蠕变是材料弹性与粘性的相互作用结果，材料弹性好，其蠕变应力大，蠕变温度高，如果粘性大于弹性则反之，让我们可以把握实际可能出现的情况。所以一般来讲，特别是塑料或者压敏胶，材料加工要蠕变好(流动性好)，而材料应用则需蠕变差(材料稳定，蠕变意味着材料发生变化)。蠕变涉及到材料结构、分子量、分子链等等因素。避免蠕变，就是想方法让材料稳定，如提高弹性让临界应力大，添加抗氧剂让耐老化性能好，分子结构稳定。
1.2 高分子材料蠕变的应用
利用高分子材料的蠕变性能可以制作蠕变性防水材料。蠕变性防水材料可以作为防水涂料单独使用、与卷材复合使用或者在现有的防水卷材底层先行涂敷成为自粘卷材。
聚合物材料在一定温度下承受恒定载荷时，首先会迅速发生变形，然后会在缓慢的速率下无限期地变形下去。这种在温度和载荷都是恒定的条件下，变形对时间依赖的性质，即称蠕变性质。理论上任何一种材料都具有蠕变的性质，也包括防水材料在内。但是当处于常温状态时，一般防水材料在该材料最大拉力范围内的某恒定载荷作用时几乎没有蠕变性质，因此，我们将常温状态下在较小的恒定载荷作用时能迅速发生变形并能无限期地变形的防水材料称为蠕变性防水材料。
刮涂或喷涂在基层上的蠕变性防水材料，可以很好地封闭基层的毛细孔洞和微细裂缝，使基层具有一定的防水能力。当基层开裂拉伸防水层时，由蠕变性防水材料形成的构造层次吸收了来自基层的应力，使应力不会传递给防水层，这首先解决了防水层由于基层开裂被拉断而破坏失效引起渗漏的问题；其次，由于防水层在使用过程中处于无应力状态，避免了防
高分子材料的力学性能及表征方法
高分子材料的力学性能及表征方法 聚合物的力学性能是高分子聚合物在作为高分子材料使用时所要考虑的最主要性能。它牵涉到高分子新材料的材料设计，产品设计以及高分子新材料的使用条件。因此了解聚合物的力学性能数据，是我们掌握高分子材料的必要前提。聚合物力学性能数据主要是模量（E），强度（σ），极限形变（ε）及疲劳性能（包括疲劳极限和疲劳寿命）。由于高分子材料在应用中的受力方式不同，聚合物的力学性能表征又按不同受力方式定出了拉伸（张力）、压缩、弯曲、剪切、冲击、硬度、摩擦损耗等不同受力方式下的表征方法及相应的各种模量、强度、形变等可以代表聚合物受力不同的各种数据。由于高分子材料类型的不同，实际应用及受力情况有很大的差变，因此对不同类型的高分子材料，又有各自的特殊表征方法、例纤维、橡胶的力学性能表征。 表征方法及原理 （1）拉伸性能的表征 用万能材料试验机，换上拉伸实验的样品夹具，在恒定的温度、湿度和拉伸速度下，对按一定标准制备的聚合物试样进行拉伸，直至试样被拉断。仪器可自动记录被测样品在不同拉伸时间样品的形变值和对应此形变值样品所受到的拉力（张力）值，同时自动画出应力－应变曲线。根据应力-应变曲线，我们可找出样品的屈服点及相应的屈服应力值，断裂点及相应的断裂应力值，样品的断裂伸长值。将屈服应力，断裂应力分别除以样品断裂处在初制样时样品截面积，即可分别求出该聚合物的屈服强度σ屈和拉伸强度（抗张强度）σ拉值。样品断裂伸长值除以样品原长度，即是聚合物的断裂伸长率ε。应力－应变曲线中，对应小形变的曲线中（即曲线中直线部分）的斜率，即是聚合物的拉伸模量（也称抗张模量）E值。聚合物试样拉伸断裂时，试样断面单维尺寸（厚或宽的尺寸）的变化值除以试样的断裂伸长率ε值，即为聚合物样品的“泊松比”（μ）的数值。 （2）压缩性能、弯曲性能、剪切性的表征。 用万能材料试验机，分别用压缩试验，弯曲试验，剪切试验的样品夹具，在恒定的温度、湿度及应变速度下进行不同方式的力学试验。并根据不同的计算公式，求出聚合物的压缩模量、压缩强度、弯曲模量、弯曲强度、剪切模量、剪切强度等数据。 （3）冲击性能的表征。 采用摆锤式冲击试验机，按一定标准制备样品，在恒定温度、湿度下，用摆锤迅速冲击被测试样，根据摆锤的质量和刚好使试样产生裂痕或破坏时的临界下落高度及被测样品的截面积，按一定公式计算聚合物试样的冲击强度（或冲击韧性单位为J/cm2）。 （4）聚合物单分子链的力学性能。 用原子力显微镜（AFM）。将聚合物样品配成稀溶液，铺展在干净玻璃片上，除去溶剂后得到一吸附在玻璃片上的聚合物薄膜（厚度约90mm）。用原子力显微镜针尖接触、扫描样品膜，由于针间与样品中高分子的相互作用，高分子链将被拉起，记录单个高分子链被拉伸时拉力的变化，直至拉力突然降至为零。可得到若干高分子链被拉伸时的拉伸力和拉伸长度曲线，由此曲线可估算单个高分子链的长度和单个高分子从凝聚态中被拉出时的“抗张强度”。所用仪器 万能材料试验机 摆锤式冲击试验机
1高分子材料拉伸强度测定
实验1 高分子材料拉伸强度测定 一、实验目的 1、测定聚丙烯材料的屈服强度、断裂强度和断裂伸长，并画应力—应变曲线； 2、观察结晶性高聚物的拉伸特征； 3、掌握高聚物的静载拉伸实验方法。 二、实验原理 1、应力—应变曲线 本实验是在规定的实验温度、湿度及不同的拉伸速度下，在试样上沿轴向方向施加静态拉伸负荷，以测定塑料的力学性能。 拉伸实验是最常见的一种力学实验，由实验测定的应力—应变曲线，可以得出评价材料性能的屈服强度，断裂强度和断裂伸长率等表征参数，不同的高聚物，不同的测定条件，测得的应力—应变曲线是不同的。 结晶性高聚物的应力—应变曲线分三个区域，如图1所示。 （1）OA段曲线的起始部分，近似直线，属普弹性变形，是由于分子的键长、键角以及原子间的距离改变所引起的，其形变是可逆的，应力与应变之间服从胡克定律。即： σ=?ε 式中σ——应力，MPa； ε——应变，%； Ε——弹性模量，MP 。 A为屈服点，所对应力屈服应力或屈服强度。 （2）BC段到达屈服点后，试样突然在某处出现一个或几个“细颈”现象，出现细颈现象的本质是分子在该自发生取向的结晶，该处强度增大，拉伸时细颈不会变细拉断，而是向两端扩展，直至整个试样完全变细为止，此阶段应力几乎一变，而变形增加很大。 （3）CD段被均匀拉细后的试样，再长变细即分子进一步取向，应力随应变的增大而
增大，直到断裂点D，试样被拉断，D点的应力称为强度极限，即抗拉强度或断裂强度σ，是材料重要的质量指标，其计算公式为： σ=P/（b×d） (MPa) 式中P——最大破坏载荷，N； b——试样宽度，mm； d——试样厚度，mm； 断裂伸长率ε是试样断裂时的相对伸长率，ε按下式计算： ε=（F-G）/G×100% 式中 G——试样标线间的距离，mm； F——试样断裂时标线间的距离，mm。 三、实验设备、用具及试样 1、电子式万能材料试验机WDT-20KN。 2、游标卡尺一把 3、聚丙烯（PP）标准试样6条，拉伸样条的形状（双铲型）如图2所示。 L——总长度（最小），150mm； b——试样中间平行部分宽度，10±0.2mm； C——夹具间距离，115mm； d——试样厚度，2~10mm； G——试样标线间的距离，50±0.5mm； h——试样端部宽度，20±0.2mm； R——半径，60mm。 四、实验步骤 准备两组试样，每组三个样条，且用一种速度，A组25mm/min，B组5mm/min。 1、熟悉万能试验机的结构，操作规程和注意事项。 2、用游标卡尺量样条中部左、中、右三点的宽度和厚度，精确到0.02mm，取平均值。 3、实验参数设定 接通电源，启动试验机按钮，启动计算机； 双击桌面上“MCGS环境”进入系统主界面；分别点击“试验编号”、“试样设定”、“试样参数”、“测试项目”等按扭，设定参数。 设定试验编号；注意试验编号不能重复使用；
高分子复合材料重点
高分子复合材料重点
“高分子复合材料”练习题 第1章绪论 2、简述复合材料的特性。 A 比强度和比模量,复合材料的突出特点是比强度与比模量高。 B 抗疲劳性能 C 减振性能 D 过载安全性 E 高温性能良好 F 具有可设计性 第2章基体材料 2、述不饱和聚酯树脂固化中交联剂的选择以及引发剂的结构特点； 交联剂的选择一般对交联剂有如下的要求：高沸点、低粘度，能溶解树脂呈均匀溶液，能溶解引发剂、促进剂及染料；无毒，反应活性大，能与树脂共聚成均匀的共聚物，共聚物反应能在室温或较低温度下进行。 引发剂的结构特点：引发剂一般为有机过氧化物4、简述酚醛树脂的种类及其常用固化剂； 酚醛树脂的种类：a．热固性酚醒树脂 b．热塑性酚醛树脂 c．其它类型酚醛树脂
(a)低压钡酚醛树脂。(b)硼酚醛树脂。(c)改性酚醛树脂。 常用固化剂：热固性塑料酚醛树脂一般采用酸类固化剂。常用的酸类固化剂有盐盐酸或磷酸，也可用对甲苯磺酸、苯酚磺酸或其它的磺酸。 5 简述热塑性树脂的特点及其常用产品； 热塑性树脂的特点：就是加热软化甚至熔融，冷却后硬化，这个过程是可以反复进行的，因此，热塑性树脂的加工成型是非常方便的。 常用的热塑性树脂：有聚乙烯、聚碳酸酌、聚甲醛、聚苯醚、聚矾、豪四氟乙烯等。 6、简述聚苯硫醚的结构及其物理特性。 聚苯硫醚是以硫化钠和对二氯苯为原料制备的，在其分子链中含有苯硫基，分子结构式为右方所 示。 聚苯硫醚为一种线型结构，当在空气中加热到345℃以上时，它就会发生部分交联。固化的聚合物是坚韧的，且是非常难溶的。聚苯疏醚具有优异的综合性能。表现为突出的热稳定性，优良的化学稳定性、耐蠕变性、刚性、电绝缘性及加工成型性。
拉伸应力松弛金属检测的试验方法
森博检测服务中心 拉伸应力松弛金属检测的试验方法 按照国家规定，其部分所引用的标准如下： GB/T228.1 金属材料拉伸试验第一部分：室温试验方法 GB/T2039 金属材料单轴拉伸蠕变试验方法 GB/T10623 金属材料力学性能试验术语 GB/T12160 单轴试验用引伸计的标定 GB/T16825.1 静力单轴试验机的检验第一部分：拉力和压力试验机测力系统的检验与校准 下面，我们来简单看一下室温弹性模量的测定 为了保证伸长测量的正确操作，应测定室温弹性模量。弹性模量的测量值应在弹性模量预期值的±10%范围内。弹性模量预期值通常是通过拉伸试验确定的，使用的引伸计的性能与应力松弛试验使用的引伸计具有同等性能。 试样应加热至试验规定温度（T）。调整试验炉加热控制系统使温度分布符合表一要求。试样，夹持装置和引伸计在试验开始前都应达到热平衡。 试样应在加载前至少保温1h，除非产品标准另有规定。试样加载前的保温时间不得超过24h。升温过程中，任何时间试样温度不得超过规定温度（T）上偏差。 试验力应施加在试样的轴线上。尽量减少试样上的弯曲和扭转。初始总应变和对应的初始应力的测定精度至少为±1%加载可以采用应变控制也可以采用里控制。应变或力的增加应平稳，无冲击，初始总应变的施加过程应在10min内完成，记录加载时间。在加载过程中，采用自动记录装置或通过递增的方式施加试验力并记录每个力的增量对应的伸长量来获得应力-应变或力-位移图。应绘制和评估高温应力=应变图，保证伸长测量的正确。 字整个试验过程中，总应变值应保持基本恒定。根据控制方式的不同，总应变的控制不同。对于采用力控制加载的方式，总应变值应控制在初始总应变的测量值的±1%的范围内；对于采用应变控制加载的方式，通过逐渐减少应力使总应变值应控制为总应变的规定值。对于人工进行力调整的方式，实际上只是采用力的逐减方式使测量应变返回到总应变ε；对于伺服控制总应变来讲，力的调整是通过递减或递增的方式进行的，应变波动范围大约控制在±1%以内。
高分子材料拉伸性能实验
高分子材料拉伸性能实验 1. 实验目的 了解高分子材料的拉伸强度、模量及断裂伸长率的意义和测试方法，通过应力－应变曲线，判断不同高分子材料的性能特征。 2. 实验原理 拉伸强度是用规定的实验温度、湿度和作用力速度，在试样的两端以拉力将试样拉至断裂时所需的负荷力，同时可得到断裂伸长率和拉伸弹性模量。 将试样夹持在专用夹具上，对试样施加静态拉伸负荷，通过压力传感器、形变测量装置以及计算机处理，测绘出试样在拉伸变形过程中的拉伸应力－应变曲线，计算出曲线上的特征点如试样直至断裂为止所承受的最大拉伸应力（拉伸强度）、试样断裂时的拉伸应力（拉伸断裂应力）、在拉伸应力－应变曲线上屈服点处的应力（拉伸屈服应力）和试样断裂时标线间距离的增加量与初始标距之比（断裂伸长率，以百分数表示）。 3. 实验材料 实验原料：GPPS、PP、PC。 （1）拉伸样条：哑铃型样条，测试标准：ASTM D638。样条如下：
4. 实验设备 万能材料实验机及夹具 5. 实验条件 不同的材料由于尺寸效应不同，故应尽量减少缺陷和结构不均匀性对测定结果的影响，按表2选用国家标准规定的拉伸试样类型以及相应的实验速度。 表 2 拉伸试样类型以及相应的实验速度 ①Ⅲ试样仅用来测试拉伸强度 实验速度为以下九种： A: 1mm/min ±50% B: 2mm/min ±20% C: 5mm/min ±20% D: 10mm/min ±20% E: 20mm/min ±10% F: 50mm/min ±10% G: 100mm/min ±10% H: 200mm/min ±10% I: 500mm/min ±10% 6.实验步骤 （1）实验环境：温度23℃，相对湿度50％，气压86～106KPa。 （2）测量试样中间平行部分的宽度和厚度，精确到0.01mm，每个试样测量三点，取算术平均值。
高分子凝胶
姓名：王敏 学校：南通大学 学院：化学化工学院 专业：高分子材料与工程 指导老师：陆亚请 目录 2、智能高分子凝胶的介绍.......................................... 3、智能凝胶的体积相变原理........................................ 4、智能高分子凝胶对各种外界刺激的晌应性.......................... 4.1溶剂组成.................................................. 4．2温度..................................................... 4．3pH值..................................................... 4．4光....................................................... 4．5电场..................................................... 4．6磁场..................................................... 4.7化学物质.................................................. 4.8表面活性剂................................................ 4.9温度与PH双重性........................................... 5、智能凝胶的应用................................................ 5．1药物释放系统(DDS) ........................................ 5．2化学机械................................................. 5．3化学阀................................................... 5．4人工触觉系统............................................. 5.5调光材料.................................................. 5.6组织工程.................................................. 5.7环境工程.................................................. 5.8智能膜.................................................... 5.9灵巧凝胶表面.............................................. 6、展望.......................................................... 致谢............................................................. 参考文献：....................................................... 智能高分子凝胶刺激响应的分类与应用 （南通大学化学化工学院王敏）
蠕变-疲劳载荷下25 Cr2 MoVA 钢的循环应力松弛行为
试 验 研 究 蠕变—疲劳载荷下２５Ｃｒ２ＭｏＶＡ钢的 循环应力松弛行为 张红才１，３，郑小涛２，轩福贞１，王正东１ （１．华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室，上海 ２００２３７；２．武汉工程大学机电工程学院，湖北武汉 ４３０２０５；３．中国石化湖北化肥分公司，湖北枝江 ４４３２００） 摘 要：试验测试了５００℃时高温螺栓材料２５Ｃｒ２ＭｏＶＡ在应变控制的蠕变—疲劳载荷下的循环应力松弛行为，重点考虑了不同应变幅和峰值保持时间对材料应力松弛行为的影响。研究表明，保持阶段的蠕变变形和循环加载阶段的粘塑性变形共同加速了２５Ｃｒ２ＭｏＶＡ的应力松弛速率，且应变幅小的时候，材料的循环松弛速率更大。 关键词：２５Ｃｒ２ＭｏＶＡ钢；蠕变—疲劳；应力松弛；螺栓 中图分类号：ＴＨ１４２；ＴＱ０５０．２；Ｏ３４６．１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００１－４８３７（２０１４）０９－００２３－０５ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－４８３７．２０１４．０９．００４ ＣｙｃｌｉｃＳｔｒｅｓｓＲｅｌａｘａｔｉｏｎＢｅｈａｖｉｏｒｏｆ２５Ｃｒ２ＭｏＶＡＳｔｅｅｌｕｎｄｅｒ Ｃｒｅｅｐ－ＦａｔｉｇｕｅＬｏａｄｉｎｇｓ ＺＨＡＮＧＨｏｎｇ－ｃａｉ１，３，ＺＨＥＮＧＸｉａｏ－ｔａｏ２，ＸＵＡＮＦｕ－ｚｈｅｎ１，ＷＡＮＧＺｈｅｎｇ－ｄｏｎｇ１（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｒｅｓｓｕｒｅＳｙｓｔｅｍａｎｄＳａｆｅｔｙ（ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ），ＥａｓｔＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉ－ｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２３７，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕ－ｈａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３０２０５，Ｃｈｉｎａ；３．ＳＩＮＯＰＥＣＨｕｂｅｉＣｈｅｍｉｃａｌＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒＢｒａｎｃｈ，Ｚｈｉ－ｊｉａｎｇ４４３２００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｙｃｌｉｃｓｔｒｅｓｓｒｅｌａｘａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｈｉｇｈ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｂｏｌｔｍａｔｅｒｉａｌ２５Ｃｒ２ＭｏＶＡｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａ－ｔｅｄｂｙｓｔｒａｉｎ－ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｃｒｅｅｐ－ｆａｔｉｇｕｅｔｅｓｔｓａｔ５００℃．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｒａｉｎａｍｐｌｉｔｕｄｅｓａｎｄｐｅａｋｈｏｌｄｔｉｍｅｏｎｔｈｅｓｔｒｅｓｓｒｅｌａｘａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆ２５Ｃｒ２ＭｏＶＡｓｔｅｅｌｗｅｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｃｒｅｅｐｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｄｕｃｅｄｄｕｒｉｎｇｐｅａｋｈｏｌｄｔｉｍｅｔｏｇｅｔｈｅｒｗｉｔｈｔｈｅｖｉｓｃｏ－ｐｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｏｏｋｐｌａｃｅｄｕｒｉｎｇｃｙｃｌｉｃｌｏａｄｉｎｇｓｔａｇｅｃｏｍｍｏｎｌｙａｃｃｅｌｅｒａｔｅｔｈｅｓｔｒｅｓｓｒｅｌａｘａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆ２５Ｃｒ２ＭｏＶＡｓｔｅｅｌ，ａｎｄｔｈｅｓｔｒａｉｎｒｅｌａｘａｔｉｏｎｒａｔｅｉｓｇｒｅａｔｅｒｗｈｅｎｔｈｅｓｔｒａｉｎａｍｐｌｉｔｕｄｅｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｓｍａｌｌｅｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：２５Ｃｒ２ＭｏＶＡｓｔｅｅｌ；ｃｒｅｅｐ－ｆａｔｉｇｕｅ；ｓｔｒｅｓｓｒｅｌａｘａｔｉｏｎ；ｂｏｌｔ 基金项目：国家自然科学基金项目（５１３０５３１０） ? ?３２
对蠕变的初步认识
对蠕变的初步认识 温度对金属材料力学性能的影响很大，随着温度升高，材料的强度降低而塑性增加；而材料在高温下，载荷持续时间对力学性能也会产生影响。因此，在高温下工作的材料，其力学性能与温度和时间两个因素有关。所谓高温，是指金属 的服役温度超过了它的再结晶温度约0.4~0.5T m ，T m 是金属的熔点。在这样的高温 下长时服役的金属，其微观结构、形变和断裂机制都会发生变化，在宏观上则会出现高温蠕变、持久断裂、应力松弛、高温腐蚀等现象。 材料在恒定应力作用下，其应变随时间的延长而逐渐增加的现象称为蠕变。由于蠕变而导致的断裂称为蠕变断裂。金属在低温下也会产生蠕变，但通常只有当温度升高到0.3T m 以上时，蠕变现象才会比较显著。金属在高温下还会发生应力松弛现象，即在保持应变恒定的情况下，应力随着时间延长而减小的现象。由于蠕变和应力松弛的发生，应力和应变之间已不是单值的对应关系，而必须考虑温度和时间的影响。 温度对金属材料力学性能的影响很大，随着温度升高，材料的强度降低而塑性增加；而材料在高温下，载荷持续时间对力学性能也会产生影响。因此，在高温下工作的材料，其力学性能与温度和时间两个因素有关。所谓高温，是指金属 的服役温度超过了它的再结晶温度约0.4~0.5T m ，T m 是金属的熔点。在这样的高温 下长时服役的金属，其微观结构、形变和断裂机制都会发生变化，在宏观上则会出现高温蠕变、持久断裂、应力松弛、高温腐蚀等现象。 1. 蠕变曲线 蠕变：材料在恒定应力作用下，其应变随时间的延长而逐渐增加的现象称为蠕变。由于蠕变而导致的断裂称为蠕变断裂。金属在低温下也会产生蠕变，但通常只有当温度升高到0.3T m 以上时，蠕变现象才会比较显著。金属在高温下还会发生应力松弛现象，即在保持应变恒定的情况下，应力随着时间延长而减小的现象。由于蠕变和应力松弛的发生，应力和应变之间已不是单值的对应关系，而必须考虑温度和时间的影响。 蠕变曲线：常载荷条件下的典型单轴蠕变曲线见图1 , 从图中可以看出蠕变的3 个典型阶段: 第一蠕变阶段AB (减速蠕变阶段)，第二蠕变阶段BC (稳定蠕变阶段)，第三阶段蠕变CD(加速蠕变阶段) 。在第二蠕变阶段(稳定蠕变阶段) , 蠕变速率近似为常数; 而在第三蠕变阶段, 蠕变速率逐渐增加,直至试件完全破坏。图1 中εe 代表瞬时弹性(或弹塑性) 应变,εp表示塑性应变,εc代表蠕变应变。
蠕变应力松弛
蠕变 定义：蠕变是在应力影响下，固体材料缓慢永久性的移动或者变形的趋势。它的发生是低于材料屈服强度的应力长时间作用的结果。这种变形的速率与材料性质、加载时间、加载温度和加载结构应力有关。取决于加载应力和它的持续时间和环境温度，这种变形可能变得很大，以至于一些部件可能不再发挥它的作用。 阶段过程：1初步蠕变，形变率相对较大，但是随着应变的增加减慢。 2稳态蠕变，形变率达到一个最小值并接近常数，“蠕变应变率”就是指这一阶 段的应变率。 3颈缩现象，应变率随着应变增大指数性的增长。 晶体蠕变（考虑金属） 公式：Q m kT b d C e dt d εσ-= 其中：ε是蠕变应变，C 是一个依赖于材料和特别蠕变机制的常数，m 和b 是依赖于蠕变机制的指数，Q 是蠕变机制的激活能，σ是加载应力，d 是材料的晶粒尺寸，k 是波尔兹曼常数，T 是绝对温度。 位错蠕变 在相对于剪切模量的高应力条件下，蠕变是一个受位错控制的运动。当应力加载在材料上时，由于滑移面中的位错移动而塑性变形发生。 位错蠕变中，self diffusion Q Q -=，46m = ，0b =。因此位错蠕变强烈依赖于加载应力而不依赖于晶粒尺寸。引入初始应力0σ，低于初始应力时无法测量。这样，方程就写成 0()Q m kT d C e dt εσσ-=-。 Nabarro-Herring 蠕变 在N-H 蠕变中，原子通过晶格扩散，造成晶粒沿着应力轴伸长。k 和原子通过晶格的扩散系数有关，self diffusion Q Q -=，1m =，2b =。因此N-H 蠕变是一种弱应力依赖、中等晶
粒尺寸依赖的蠕变，它的蠕变形变率随着晶粒尺寸增长而降低。故公式变化成： 2Q kT d C e dt d εσ- = 上图是相关文献中的表格，按蠕变机理不一样确定指数m （在表中是n ），以及常见金属对应的激活能。 注意：金属蠕变在受力元件温度超过0.3T α（T α是熔点温度）时才开始显现出来，把常见金属熔点温度列出来。 虑蠕变，而铝、锡等金属常常会受到蠕变的影响。所以我们要格外留意长期承受压力的铝合
实验十二 聚合物拉伸性能测试
实验十二聚合物拉伸性能测试 一、实验目的 （1）熟悉电子力学试验机的原理及使用方法； （2）绘制聚合物的应力-应变曲线，测定其拉伸强度、断裂强度和断裂伸长率。 二、实验原理 拉伸性能是聚合物力学性能中最重要、最基本的性能之一。拉伸性能的好坏，可以通过拉伸试验来检验。 拉伸试验是在规定的试验温度、湿度和速度条件下，对标准试样盐纵轴方向施加静态拉伸负荷，直至试样被拉断为止。用于聚合物应力—应变曲线测定的电子拉力机是将试样上施加的载荷、形变通过压力传感器和形变测量装置转变成电信号记录下来，经计算机处理后，测绘处试样在拉伸形变过程中的应力-应变曲线。从应力-应变曲线上可得到材料的各项拉伸性能指标值：如拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、拉伸弹性模量、断裂伸长率等。通过拉伸试验提供的数据，可对高分子材料的拉伸性能做出评价，从而为质量控制，研究、开发与工程设计及其他项目提供参考。 应力-应变曲线一般分为两个部分：弹性变形区和塑性变形区。在弹性变形区，材料发生可完全恢复的弹性变形，应力与应变呈线性关系，符合胡克定律。在塑性变形区，形变是不可逆的塑性形变，应力和应变增加不再呈正比关系，最后出现断裂。图12-1为典型的聚合物拉伸应力-应变曲线。 图12-1 典型的聚合物拉伸应力—应变曲线 不同的高聚物材料、不同的测定条件，分别呈现不同的应力-应变行为。根据应力-应变曲线的形状，目前可大致归纳为五种类型，如图12-2所示。 （1）软而韧拉伸强度低，弹性模量小，且伸长率也不大，如溶胀的凝胶等。 （2）硬而脆拉伸强度和弹性模量较大，断裂伸长率小，如聚苯乙烯等。 （3）硬而强拉伸强度和弹性模量较大，且有适当的伸长率，如硬聚氯乙烯等。 （4）软而韧断裂伸长率大，拉伸强度也较高，但弹性模量低，如天然橡胶、顺丁橡胶等。 （5）硬而韧弹性模量大、拉伸强度和断裂伸长率也大，如聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙等。
高分子材料的蠕变和松弛行为
高分子材料的蠕变和松弛行为 高分子材料具有大分子链结构和特有的热运动，决定了它具有与低分子材料不同的物理性态。高分子材料的力学行为最大特点是它具有高弹性和粘弹性。在外力和能量作用下，比金属材料更为强烈地受到温度和时间等因素的影响，其力学性能变化幅度较大。 高聚物受力产生的变形是通过调整内部分子构象实现的。由于分子链构象的改变需要时间，因而受力后除普弹性变形外，高聚物的变形强烈地与时间相关，表现为应变落后于应力。除瞬间的普弹性变形外，高聚物还有慢性的粘性流变，通常称之为粘弹性。高聚物的粘弹性又可分为静态粘弹性和动态粘弹性两类。 静态粘弹性指蠕变和松弛现象。与大多数金属材料不同，高聚物在室温下已有明显的蠕变和松弛现象。本文章主要介绍高聚物的蠕变和应力松弛现象产生的原因、过程，应用以及如何避免其带来的损害。 1 高分子材料蠕变 高分子材料的蠕变即在一定温度和较小的恒定外力（拉力、压力或扭力等）作用下、高分子材料的形变随时间的增加而逐渐增大的现象。 1.1 蠕变过程及原理 图1-1就是描写这一过程的蠕变曲线，t 1是加荷时间，t 2是释荷时间。从分子运动和变化的角度来看，蠕变过程包括下面三种形变：当高分子材料受到外力（σ）作用时，分子链内部键长和键角立刻发生变化，这种形变量是很小的，称为普弹形变（1ε）。当分子链通过链段运动逐渐伸展发生的形变，称为高弹形变（2ε）。如果分子间没有化学交联，线形高分子间会发生相对滑移，称为粘性流动（3ε）。这种流动与材料的本体粘度（3η）有关。在玻璃化温度以下链段运动的松弛时间很长，分子之间的内摩擦阻力很大，主要发生普弹形变。在玻璃化温度以上，主要发生普弹形变和高弹形变。当温度升高到材料的粘流温度以上，这三种形变都比较显著。由于粘性流动是不能回复的，因此对于线形高聚物来说，当外力除去后会留下一部分不能回复的形变，称为永久形变。
高分子材料力学性能
高分子材料的力学性能及表征方法 用途 聚合物的力学性能是高分子聚合物在作为高分子材料使用时所要考虑的最主要性能。它牵涉到高分子新材料的材料设计，产品设计以及高分子新材料的使用条件。因此了解聚合物的力学性能数据，是我们掌握高分子材料的必要前提。聚合物力学性能数据主要是模量（E），强度（σ），极限形变（ε）及疲劳性能（包括疲劳极限和疲劳寿命）。由于高分子材料在应用中的受力方式不同，聚合物的力学性能表征又按不同受力方式定出了拉伸（张力）、压缩、弯曲、剪切、冲击、硬度、摩擦损耗等不同受力方式下的表征方法及相应的各种模量、强度、形变等可以代表聚合物受力不同的各种数据。由于高分子材料类型的不同，实际应用及受力情况有很大的差变，因此对不同类型的高分子材料，又有各自的特殊表征方法、例纤维、橡胶的力学性能表征。 表征方法及原理 （1）拉伸性能的表征 用万能材料试验机，换上拉伸实验的样品夹具，在恒定的温度、湿度和拉伸速度下，对按一定标准制备的聚合物试样进行拉伸，直至试样被拉断。仪器可自动记录被测样品在不同拉伸时间样品的形变值和对应此形变值样品所受到的拉力（张力）值，同时自动画出应力－应变曲线。根据应力-应变曲线，我们可找出样品的屈服点及相应的屈服应力值，断裂点及相应的断裂应力值，样品的断裂伸长值。将屈服应力，断裂应力分别除以样品断裂处在初制样时样品截面积，即可分别求出该聚合物的屈服强度σ屈和拉伸强度（抗张强度）σ拉值。样品断裂伸长值除以样品原长度，即是聚合物的断裂伸长率ε。应力－应变曲线中，对应小形变的曲线中（即曲线中直线部分）的斜率，即是聚合物的拉伸模量（也称抗张模量）E值。聚合物试样拉伸断裂时，试样断面单维尺寸（厚或宽的尺寸）的变化值除以试样的断裂伸长率ε值，即为聚合物样品的“泊松比”（μ）的数值。 （2）压缩性能、弯曲性能、剪切性的表征。 用万能材料试验机，分别用压缩试验，弯曲试验，剪切试验的样品夹具，在恒定的温度、湿度及应变速度下进行不同方式的力学试验。并根据不同的计算公式，求出聚合物的压缩模量、压缩强度、弯曲模量、弯曲强度、剪切模量、剪切强度等数据。 （3）冲击性能的表征。
蠕变应力松弛相关介绍
蠕变应力松弛相关介绍
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蠕变应力松弛相关介绍 百若试验仪器服务范围:全系列电子萬能试验机、全系列电液伺服萬能试验机、全系列电液伺服压力试验机、全系列电液伺服疲劳试验机、应力腐蚀裂纹扩展速率试验机、应力腐蚀慢应变速率试验机、板材成形试验机、杯突试验机、紧固件横向振动疲劳试验机、多功能螺栓紧固分析系统、扭矩轴力联合试验机、松弛试验机、锚固试验机、扭转试验机、冲击试验机、压剪试验机、液压卧式拉力试验机、光缆成套试验设备等。 百若试验仪器就来说说蠕变应力松弛相关介绍 蠕变 定义：蠕变是在应力影响下，固体材料缓慢永久性的移动或者变形的趋势。它的发生是低于材料屈服强度的应力长时间作用的结果。这种变形的速率与材料性质、加载时间、加载温度和加载结构应力有关。取决于加载应力和它的持续时间和环境温度，这种变形可能变得很大,以至于一些部件可能不再发挥它的作用。 阶段过程：1初步蠕变,形变率相对较大，但是随着应变的增加减慢。 2稳态蠕变，形变率达到一个最小值并接近常数，“蠕变应变率” 就是指这一阶段的应变率。 3颈缩现象，应变率随着应变增大指数性的增长
晶体蠕变(考虑金属) 公式: Q m kT b d C e dt d εσ-= 其中：ε是蠕变应变,C 是一个依赖于材料和特别蠕变机制的常数，m 和b 是依赖于蠕变机制的指数,Q 是蠕变机制的激活能，σ是加载应力，d 是材料的晶粒尺寸,k 是波尔兹曼常数，T 是绝对温度。 位错蠕变 在相对于剪切模量的高应力条件下，蠕变是一个受位错控制的运动。当应力加载在材料上时,由于滑移面中的位错移动而塑性变形发生。 位错蠕变中，self diffusion Q Q -=，46m =,0b =。因此位错蠕变强烈依赖于加载应力而不依赖于晶粒尺寸。引入初始应力0σ，低于初始应力时无法测量。这 样，方程就写成0()Q m kT d C e dt εσσ-=-。 N ａbarro －Herri ｎg 蠕变 在N －H 蠕变中,原子通过晶格扩散,造成晶粒沿着应力轴伸长。k 和原子通过晶格的扩散系数有关，self diffusion Q Q -=，1m =，2b =。因此N －H 蠕变是一种弱应力依赖、中等晶粒尺寸依赖的蠕变,它的蠕变形变率随着晶粒尺寸增长而降 低。故公式变化成：2Q kT d C e dt d εσ- =
蠕变分析
4.4蠕变分析 4.4.1 蠕变理论 4.4.1.1 定义 蠕变是率相关材料非线性，即在常荷载作用下，材料连续变形的特性。相反如果位移固定，反力或应力将随时间而变小，这种特性有时也称为应力松驰，见图4-18a。 图4-18应力松弛和蠕变 蠕变的三个阶段如图4-18b所示。在初始蠕变阶段，应变率随时间而减小，这个阶段一般发生在一个相当短的时期。在第二期蠕变阶段，有一个常应变率，所以应变以常速率发展，在第三期蠕变阶段，应变率迅速增加直到材料失效。 由于第三期蠕变阶段所经历的时间很短，材料将失效，所以通常情况下，我们感兴趣的是初始蠕变和第二期蠕变。ANSYS程序中的蠕变行为用来模拟初始蠕变和第二期蠕变。蠕变系数可以是应力、应变、温度、时间或其它变量的函数。 在高温应力分析中(如核反应堆等)，蠕变分析非常重要。例如，假设在核反应堆中施加了预荷载，以保证与相邻部件保持接触而不松开。在高温下过了一段时间后，预荷载将降低(应力松驰)，可能使接触部件松开。对于一些材料如预应力砼，蠕变也可能十分重要。最重要的是要记住，蠕变是永久变形。 4.4.1.2 理论介绍 蠕变方程：我们通过一个方程来模拟蠕变行为，此方程描述了在实验中观测到的主要特征（特别是在一维的拉伸实验中）。这个方程以蠕应变率的方式表示出来，其形式如下： 上式中，A、B、C、D是从实验中得到的材料常数，常数本身也可能是应力，应变，时间或温度的函数，这种形式的方程被称为状态方程。 上式中，当常数D为负值时，蠕应变率随时间下降，材料处于初始蠕变阶段，当D为0时，蠕应变率为常值，材料处于第二期蠕变阶段。
对于2－D或3－D应力状态，使用VON Mises方程计算蠕应变率方程中所使用的标量等效应力和等效应变。 对蠕变方程积分时，我们使用经过修改的总应变，其表达式为: 经过修改的等效总应变为: 其等效应力由下式算出： 其中：G=剪切模量＝ 等效蠕应变增量由程序给出的某一种公式进行计算，一般为正值，如果在数据表中，则使用的是衰减的蠕应变率而不是常蠕变率，但这个选项一般不被推荐，因为在初始蠕变所产生的应力为主的情况下，它可能会严重的低估蠕变值。如果，程序使用修正的等效蠕应变增量来代替蠕应变增量。 其中：e=2.718281828（自然对数的底数） 下面是计算积分点的蠕应变率与弹性应变比率的公式： 将本次迭代的所有单元的所有积分点的的最大值记为，并且作为“CREEPRATIO”输出。 计算出等效蠕应变增量后，可将它转换成分量的形式，假设Nc是某个特定单元类型的应变分量的个数。如果则有：
高分子材料分析与测试(期末复习及答案)
高分子材料分析与测试(期末复习及答案) https://www.360docs.net/doc/9e442662.html,work Information Technology Company.2020YEAR
期末复习作业 一、名词解释 1.透湿量 透湿量即指水蒸气透过量。薄膜两侧的水蒸气压差和薄膜厚度一定，温度一定的条件下1㎡聚合物材料在24小时内所透过的蒸汽量（用 θ表示） v 2.吸水性 吸水性是指材料吸收水分的能力。通常以试样原质量与试样失水后的质量之差和原质量之比的百分比表示；也可以用单位面积的试样吸收水分的量表示；还可以用吸收的水分量来表示。 3.表观密度 对于粉状、片状颗粒状、纤维状等模塑料的表观密度是指单位体积中的质量（用 η表示） a 对于泡沫塑料的表观密度是指单位体积的泡沫塑料在规定温度和相对湿度时的重量，故又称体积密度或视密度（用 ρ表示） a 4、拉伸强度 在拉伸试验中，保持这种受力状态至最终，就是测量拉伸力直至材料断裂为止，所承受的最大拉伸应力称为拉伸强度（极限拉伸应力，用 σ表示） t 5、弯曲强度 试样在弯曲过程中在达到规定挠度值时或之前承受的最大弯曲应力（用 σ表示） f
6、压缩强度 指在压缩试验中试样所承受的最大压缩应力。它可能是也可能不是试样破裂的瞬间所承受的压缩应力（用 σ表示） e 7、屈服点 应力—应变曲线上应力不随应变增加的初始点。 8、细长比 指试样的高度与试样横截面积的最小回转半径之比（用λ表示） 9、断裂伸长率 断裂时伸长的长度与原始长度之比的百分数（用 ε表示） t 10、弯曲弹性模量 比例极限内应力与应变比值（用E f表示） 11、压缩模量 指在应力—应变曲线的线性范围内压缩应力与压缩应变的比值。由于直线与横坐标的交点一般不通过原点，因此可用直线上两点的应力差与对应的应变差之比表示（用E e表示）12、弹性模量 在负荷—伸长曲线的初始直线部分，材料所承受的应力与产生相应的应变之比（用E表示） 13、压缩变形 指试样在压缩负荷左右下高度的改变量（用?h表示）14、压缩应变
(完整版)高分子材料的拉伸性能
《高分子材料的拉伸性能测试》实验指导书 一、实验目的 1、测试热塑性塑料拉伸性能。 2、掌握高分子材料的应力—应变曲线的绘制。 4、了解塑料抗张强度的实验操作。 二、实验原理 拉伸试验是材料最基本的一种力学性能试验方法，可以得到材料的各种拉伸性能，包括拉伸强度、弹性模量、泊松比、伸长率、应力-应变曲线等。拉伸试验是指在规定的温度、湿度和试验速度下，在试样上沿纵轴方向施加拉伸载荷使其破坏，此时材料的性能指标如下： 1.拉伸强度为： (1) 式中σ--拉伸强度，MPa; P---破坏载荷（或最大载荷)，N; b---试样宽度，cm; h---试样厚度，cm. 2.拉伸破坏(或最大载荷处)的伸长率为： (2) 式中ε---试样拉伸破坏(或最大载荷处)伸长率，%; ΔL0-破坏时标距内伸长量，cm; L0---测量的标距，cm, 3.拉伸弹性模量为： (3) 式中E t---拉伸弹性模量，MPa； ΔP—荷载-变形曲线上初始直线段部分载荷量，N； ΔL0—与载荷增量对应的标距内变形量，cm。 4.拉伸应力-应变曲线 如果材料是理想弹性体，抗张应力与抗张应变之间的关系服从胡克定律，即：σ = Eε 式中: E－杨氏模量或拉伸模量；σ－应力；ε－应变
聚合物材料由干本身长链分子的大分子结构持点，使其具有多重的运动单元，因此不是理想的弹性体，在外力作用下的力学行为是一个松弛过程，具有明显的粘弹性质。拉伸试验时因试验条件的不同，其拉伸行为有很大差别。起始时，应力增加，应变也增加，在A点之前应力与应变成正比关系，符合胡克定律，呈理想弹性体。A点叫做比例极限点。超过A点后的一段，应力增大，应变仍增加，但二者不再成正比关系，比值逐渐减小；当达到Y点时，其比值为零。Y点叫做屈服点。此时弹性模最近似为零，这是一个重要的材料持征点。对塑料来说，它是使用的极限。如果再继续拉伸，应力保持不变甚至还会下降，而应变可以在一个相当大的范围内增加，直至断裂。断裂点的应力可能比屈服点应力小，也可能比它大。断裂点的应力和应变叫做断裂强度和断裂伸长率。 高分子材料是多种多样的，它们的应力—应变曲线也是多样的并且受外界条件的极大影响。 材料的应力—应变曲线下的面积，表示其反抗外力时所做的功，因此根据应力－应变曲线的形状就可以大致判断出该材料的强度和韧性。
高分子物理名词解释
近程结构：高分子中与结构单元相关的化学结构，包括结构单元的构造与构型 远程结构：指与整个高分子链相关的结构 构型：分子链中由化学键所固定的原子在空间的几何排布方式 构象：分子链中单键内旋转所形成的原子或基团在空间的几何排列图像 碳链高分子：高分子主链全部由碳原子组成，且碳原子之间以共价键连接而成的高分子 杂链高分子：主链上除碳原子外，还有氧氮硫等其他原子存在，原子键以共价键相连接的高分子元素有机高分子：主链不含碳原子，由Si,B,P,Al,Ti,As,O等无机元素组成，侧基为有机取代基团链接异构：结构单元在分子链中因键接顺序或连接方式不同而形成的异构体 序列异构：不同序列排布方式形成的键接异构体 旋光异构：d型和l型旋光异构单元在分子链中排列方式不同而构成的异构体 几何异构：根据内双键连接的两个碳原子上键接基团在键两侧的排列方式分出顺式和反式两种立体异构体，称为顺反异构体，也称为几何异构体 全同立构：分子链中所有不对称碳原子均以相同的构型键接 间同立构：分子链中的不对称碳原子分别以d型和l型交替键接 无规立构：分子链中的不对称碳原子以d和l构型任意键接 线性高分子：具有一维拓扑结构的线性长链，长径比大，每个分子链带有两个端基 支化高分子：分子主链上带有与其化学组成相同而长短不一的支链的高分子，端基数目大于2 交联网络：经交联后，分子链形成的具有一定强度的网状结构 内旋转：与σ键相连的两个原子可以做相对旋转而不影响σ键电子云的分布，称为σ键的内旋转内旋转势垒：内旋转时需要消耗一定能量以克服所受的阻力，所需能量即为内旋转势垒 内旋转势能差：内旋转异构体之间的势能差称为内旋转势能差 静态分子链柔顺性：又称为平衡态柔顺性，指高分子链在热力学平衡条件下的柔顺性 动态分子链柔顺性：指分子链在一定外界条件下，微构象从一种平衡态构象转变到另一种平衡态构象的速度或难易程度 链段：如果人为的将若干个相互牵连的相邻σ键合并，看做一个相对独立的单元，即为链段 均方末端距：均方末端距为末端距向量的平方按分子链构象分布求得的统计平均值 均方旋转半径：均方旋转半径定义为从分子链质心到各质点的向量的平方以质点质量为权重的统计平均值 伸展链：呈充分伸展的宏构象的高分子链 自由连接链：假定分子链上化学键数目n相当大，各化学键之间自由连接每个键在任何方向取向的概率相等，不受键角的限制和位垒的障碍，内旋转完全自由，且分子量不占有体积 自由旋转链：假定化学键在键角上的旋转是完全自由的，即每个单键可以在以键角的补角为半锥顶角的锥面上自由旋转，这种分子链模型即为自由旋转链模型 等效自由连接链：将若干个相互连接的σ键合并成链段，视其为相对独立的单元，由于链段之间自由连接，高分子链可以视为以链段为统计单元的自由连接链，该模型为等效自由连接链模型 Kuhn等效链段：等效自由连接链的等效结构单元是链段，也称为Kuhn等效链段 Gauss链：链段数足够多，符合无规行走模型的要求，那么以链段为统计单元的分子链的构象也符合Gauss分布，称为Gauss链模型 Flory特征比：定义为无扰均方末端距与自由链模型计算的均方末端距之比值
蠕变分析
蠕变分析 4.4.1 蠕变理论 4.4.1.1 定义 蠕变是率相关材料非线性，即在常荷载作用下，材料连续变形的特性。相反如果位移固定，反力或应力将随时间而变小，这种特性有时也称为应力松驰，见图4-18a。 图4-18 应力松弛和蠕变 蠕变的三个阶段如图4-18b所示。在初始蠕变阶段，应变率随时间而减小，这个阶段一般发生在一个相当短的时期。在第二期蠕变阶段，有一个常应变率，所以应变以常速率发展，在第三期蠕变阶段，应变率迅速增加直到材料失效。 由于第三期蠕变阶段所经历的时间很短，材料将失效，所以通常情况下，我们感兴趣的是初始蠕变和第二期蠕变。ANSYS程序中的蠕变行为用来模拟初始蠕变和第二期蠕变。蠕变系数可以是应力、应变、温度、时间或其它变量的函数。 在高温应力分析中(如核反应堆等)，蠕变分析非常重要。例如，假设在核反应堆中施加了预荷载，以保证与相邻部件保持接触而不松开。在高温下过了一段时间后，预荷载将降低(应力松驰)，可能使接触部件松开。对于一些材料如预应力砼，蠕变也可能十分重要。最重要的是要记住，蠕变是永久变形。 4.4.1.2 理论介绍 蠕变方程：我们通过一个方程来模拟蠕变行为，此方程描述了在实验中观测到的主要特征（特别是在一维的拉伸实验中）。这个方程以蠕应变率的方式表示出来，其形式如下： 上式中，A、B、C、D是从实验中得到的材料常数，常数本身也可能是应力，应变，时间或温度的函数，这种形式的方程被称为状态方程。
上式中，当常数D为负值时，蠕应变率随时间下降，材料处于初始蠕变阶段，当D为0时，蠕应变率为常值，材料处于第二期蠕变阶段。 对于2－D或3－D应力状态，使用VON Mises方程计算蠕应变率方程中所使用的标量等效应力和等效应变。对蠕变方程积分时，我们使用经过修改的总应变，其表达式为: 经过修改的等效总应变为: 其等效应力由下式算出： 其中：G=剪切模量＝ 等效蠕应变增量由程序给出的某一种公式进行计算，一般为正值，如果在数据表中，则使用的是衰减的蠕应变率而不是常蠕变率，但这个选项一般不被推荐，因为在初始蠕变所产生的应力为主的情况下，它可能会严重的低估蠕变值。如果，程序使用修正的等效蠕应变增量来代替蠕应变增量。 其中：e=（自然对数的底数） 下面是计算积分点的蠕应变率与弹性应变比率的公式： 将本次迭代的所有单元的所有积分点的的最大值记为，并且作为“CREEPRATIO”输出。 计算出等效蠕应变增量后，可将它转换成分量的形式，假设 Nc是某个特定单元类型的应变分量的个数。 如果则有：