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聚合物粘弹性及其力学模型

高聚物是一类粘弹性材料,它的力学行为介于 弹性固体和粘性液体之间.为了表征这种现象,科学 家们做了大量的工作,提出了许多力学模型,但这些 力学模型都只是从某一个角度描述高聚物流体某一 方面的性能,都有各自的优缺点. 目前比较经典的力学模型有: (1)Maxwell粘簧串联模型[1~5].该模型如图1 所示. 图1 Maxwell模型 Fig.1 ModelofMaxwell   图1所示的模型由一个粘壶和一个弹簧串联而 成,它能够很好地解释在大的流变速率下高分子链 发生大的取向,以及应力松弛的问题,但是,该模型 必须保持恒定外加应变,当取消外加应变后,该模型 ...  (本文共5页) 阅读全文>>

太原科技大学
太原科技大学

聚合物基织物芯输送带损伤分析及剩余强度可靠性研究

输送带作为带式输送机上的牵引构件和承载构件,是带式输送机最重要的组成部分。聚合物基织物芯输送带是一种特殊的复合材料,具有非均匀性、多组分性、分层性和各向异性等特点。在微观尺度上,它是组份材料的复合,结构特征明显;在宏观尺度上,它又是复合材料的进一步复合的层合结构;同时,在其加工和使用过程中极易出现损伤。损伤将使其力学性能劣化、寿命降低,因此对输送带结构力学性能的研究,离不开对其损伤过程的分析。输送带的损伤呈现多尺度、多阶段、多模式的特点,相对于各向同性材料和一般的均质各向异性材料而言,对其损伤及损伤演化机制的研究要复杂和困难的多。因此,根据输送带与其层合结构的真实状态,对其力学性能分析和破坏机理进行研究,既对聚合物基复合材料抗冲击性能的评估及损伤预测十分重要,又具有很强的工程意义和应用价值。本文首先阐述了聚合物基复合材料的线性粘弹性本构关系。然后考虑聚合物基复合材料在冲击载荷作用下的织物纤维断裂、基体开裂、织物纤维与基体脱离和分...  (本文共90页) 本文目录 | 阅读全文>>

华东理工大学
华东理工大学

非均质聚合物材料力学性能的计算机模拟

良好的力学性能是聚合物材料优异物理性能的基础,而通过计算机模拟方法实现力学性能的快速准确预测是工业应用领域的研究热点。本文提出了介观动力学和弹簧格子模型(LSM)相结合的连续介观模拟方法,并将该方法应用到几种常见的聚合物材料体系进行力学性能的研究,模拟结果与实验或理论结果吻合良好。模拟中,针对不同的研究对象和研究内容对LSM进行了优化改进,并提出了合适的力学模型来描述力学行为。在涉及到分子链运动情况的模拟中采用了常见的分子动力学方法。本文的内容分为以下五个部分:(1)采用连续介观模拟方法研究了二元聚合物共混体系的力学性能,模拟中采用介观动力学方法获得了体系的介观结构,并将其结构作为LSM的输入进行力学性能测试。力学测试中主要研究了不同共混比体系的杨氏模数、应力分布及破碎位点分布。针对不相容共混体系,本章提出了聚合物共混体系的界面硬度模型,并将基于该模型得到的杨氏模数与真实的聚苯乙烯(PS)/聚丙烯(PP)共混体系作比较,模拟结果...  (本文共112页) 本文目录 | 阅读全文>>

大庆石油学院
大庆石油学院

粘弹性聚合物驱提高驱油效率机理的实验研究

关于多孔介质中聚合物驱的驱油机理,得到广泛认可的理论是对于一定的液体-岩石系统,驱油效率由驱替液的粘滞压力梯度和残余油上滞留力的比值决定,前者与驱替液的粘度和流速成正比,后者主要取决于界面张力,二者的比值定义为毛管数。根据该理论,聚合物溶液与原油间的界面张力与水驱相近,宏观压力梯度相同,两种驱替液的毛管数相近,因此聚合物驱的驱油效率与水驱相同,这与聚合物驱的室内和现场实验数据不符。此时,无法用宏观力解释聚合物溶液粘弹性对驱油效率的影响,聚合物驱时驱油效率的提高只能是不增加宏观压力梯度的微观力引起的。本文通过对不同种类聚合物溶液粘弹性的测试,系统的对比了不同聚合物溶液的粘弹特性,找出了适合本实验的定量表征聚合物溶液粘度和弹性的方法;从残余油的微观受力分析出发,提出了驱替液的弹性性质会改变孔隙中的微观流线,从而增加作用于残余油团突出部位的微观作用力,使突出部位移动这一微观驱油机理;通过宏观岩心驱替实验验证了微观力对不同类型残余油的作...  (本文共168页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北师范大学
西北师范大学

聚合物物理老化的分数模型研究

聚合物等高分子材料在工民用及国防等领域具有广泛应用。该类材料的基本特点是在使用过程中将发生老化。随着老化时间的增加,材料的力学性能、热学性能和介电性能都会发生变化,如蠕变柔量、抗拉强度、热导率、比热容和介电常数等。在实际使用条件下,物理老化一般伴随着化学或生物老化(主化学键断裂或重组)。就物理老化来讲,是材料从玻璃态逐步向平衡态的演化过程。玻璃态的统计及耗散动力学一直是物理学的重要研究课题。物理老化引起结构(凝聚态结构)变化的同时,必然对材料的力学性质产生影响。粘弹性是聚合物力学性能的典型特性。分数阶微积分的引入使粘弹理论有了突破性发展。分数阶导数和积分为描述不同事物的记忆性和遗传性提供了一个有力的工具。这是分数阶模型最明显的特征之一。同时,也是分数阶粘弹性模型在实际中得到如此成功实践的原因之一。本文以实验数据为基础,以粘弹性分数阶微积分模型为工具对聚合物的物理老化性能进行了研究。该研究对于了解聚合物的性能与结构之间的关系,具有...  (本文共62页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
南京航空航天大学

形状记忆聚合物材料热机械性质研究

形状记忆聚合物(Shape Memory Polymer,SMP)作为新型智能材料,具有重量轻、记忆效应突出以及易成形等优点,应用遍及纺织工业、生物化学以及航空航天等领域,最近几年颇受学术界关注。本文基于粘弹性理论并应用分数阶微积分理论构建新型本构模型来表征形状记忆聚合物力学响应,同时采用有限元分析手段研究SMP形状记忆热机械响应。主要内容如下:首先,应用分数阶微积分理论构建分数阶Poynting-Thomson模型来研究形状记忆聚合物的粘弹性响应,给出表征SMP力学行为的本构关系式。利用形状记忆聚氨酯试验结果通过非线性拟合确定模型参数,并与传统整数阶本构模型比较。结果表明,分数阶Poynting-Thomson模型在描述SMP应力松弛和蠕变响应时具有明显优势,而在描述SMP常应变速率拉伸响应时,其结果近似于传统模型。然后构建了分数阶Zener模型,并对形状记忆环氧树脂的自由恢复响应进行了预报。结果显示分数阶Zener模型能充分...  (本文共77页) 本文目录 | 阅读全文>>