固体高聚物的力学性能 第2版PDF电子书下载

目录 1

第一章 高聚物的结构 1

1.1 化学组成 1

1.1.1 聚合 1

1.1.2 交联和支化 2

1.1.3 分子量和分子量分布 4

1.1.4 化学异构、立体异构和立构规整性 5

1.1.5 共混、接枝和共聚 7

1.2 物理结构 7

1.2.1 旋转异构 7

1.2.2 取向和结晶 9

2.2 不同类型的力学行为 16

2.1 目的 16

第二章 高聚物的力学性能：概论 16

2.3 弹性固体和高聚物的行为 18

2.4 应力和应变 20

2.4.1 应力状态 20

2.4.2 应变状态 22

2.5 广义的虎克定律 25

第三章 高聚物在橡胶态的行为：非无限小应变弹性学 30

3.1 应变的广义定义 30

3.2 应力分量的定义 36

3.3 应力－应变关系 37

3.4 应变储能函数的应用 43

3.4.1 热力学概念 43

3.4.3 应变不变量 47

3.4.2 应变储能函数的形式 47

3.4.4 应力—应变关系 52

3.5 橡胶中有限应变弹性行为的实验研究 55

3.6 橡胶弹性力学的近期进展 64

第四章 橡胶态的分子统计理论 72

4.1 热力学的考虑 72

4.1.1 热弹转变效应 73

4.1.2 统计理论 74

4.2 简单分子理论的修正 81

4.3 内能对橡胶弹性的贡献 86

4.4 应变储能函数中高次项的可能的含义 89

5.1.1 线性粘弹行为 92

5.1 粘弹行为 92

第五章 线性粘弹行为 92

5.1.2 蠕变 95

5.1.3 应力松弛 98

5.2 线性粘弹行为的数学处理 99

5.2.1 Boltzmann叠加原理和蠕变柔量的定义 99

5.2.2 应力松弛模量 103

5.2.3 蠕变和应力松弛间的数学关系 103

5.2.4 力学模型、松弛时间谱和推迟时间谱 104

5.2.5 Maxwell模型 105

5.2.6 Kelvin或Voigt模型 107

5.2.7 标准的线性固体 108

5.2.8 松弛时间谱和推迟时间谱 110

5.3 动态力学测量：复数模量和复数柔量 112

5.3.1 G19,G2等参数的频率依赖性的实验结果 114

5.4 复数模量和应力松弛模量之间的关系 118

5.4.1 应力松弛模量和复数模量之间的数学关系 120

5.4.2 蠕变柔量和复数柔量之间的数学关系 122

5.4.3 线性粘弹性的数学结构 123

5.5 松弛强度 124

第六章 粘弹性的测量 128

6.1 蠕变及应力松弛 129

6.1.1 蠕变预处理 129

6.1.2 拉伸蠕变 129

6.1.3 伸长计 130

6.1.4 高温蠕变 132

6.1.6 应力松弛 134

6.1.5 扭转蠕变 134

6.2 动态力学测量：扭摆 136

6.3 共振法 140

6.3.1 振簧法 140

6.4 强迫振动非共振法 144

6.4.1 动态拉伸模量的测量 144

6.5 波传播法 148

第七章 高聚物线性粘弹行为的实验研究 155

7.1 概述 155

7.1.1 非晶态高聚物 155

7.1.2 粘弹行为的温度依赖性 158

7.1.3 结晶性高聚物 160

7.2 时－温等效和叠加 162

7.3 过渡态理论 164

7.3.1 位置模型（site-model）理论 167

7.4 非晶态高聚物的玻璃化转变粘弹行为的时－温等效关系和Williams、Landel和Ferry（WLF）方程 170

7.4.1 Williams,Landel和Ferry方程，自由体积理论和其它有关的理论 177

7.4.2 Cohen和Turnbull的自由体积理论 178

7.4.3 Adam和Gibbs的统计热力学理论 179

7.4.4 关于自由体积理论的缺陷 180

7.5 以单个柔性链的运动为基础的简正模式理论 180

7.6 高緾结高聚物的动力学——deGennes,Doi和Edwards理论 187

第八章 松弛转变及其与分子结构的关系 193

8.1 非晶态高聚物松弛转变的一般特征 193

8.2.1 化学结构的影响 195

8.2 关于非晶态高聚物玻璃化转变的详细讨论 195

8.2.2 分子量和交联的影响 198

8.2.3 共混、接枝和共聚 200

8.2.4 增塑剂的影响 202

8.3 次级松弛的曲柄运动机理 203

8.4 结晶高聚物的松弛转变 204

8.4.1 一般讨论 204

8.4.2 聚乙烯的松弛过程 207

8.4.3 位置模型的运用 214

8.4.4 力学各向异性的运用 219

8.4.5 结论 221

第九章 非线性粘弹行为 224

9.1 引言 224

9.2.1 等时应力一应变曲线的应用 226

9.2 设计工程师对非线性粘弹性的处理方法 226

9.2.2 非线性粘弹性的幂定律 232

9.3 流变学家对非线性粘弹性的处理方法 234

9.3.1 弹性体的大应变行为 234

9.3.2 增塑的聚氯乙烯的蠕变和回复 237

9.3.3 Boltzmann叠加原理的经验扩展 240

9.3.4 更为复杂的单一积分表达式 241

9.3.5 依赖于温度的非线性粘弹性的Schapery表达式 247

9.4 多重积分表达式 250

9.4.1 数学上的严格性 254

9.4.2 多重积分表达式的实际应用 255

9.4.3 多重积分表达式的进一步应用 260

9.4.4 隐函数方法 263

9.5 多轴形变：三维非线性粘弹性 267

9.5.1 八面体切应力理论 267

9.5.2 三维非线性粘弹性的单一积分表达式 270

9.5.3 三维的多重积分表达方法 272

9.6 作为受热活化过程的蠕变和应力松弛：Eyring方程 274

第十章 各向异性的力学行为 285

10.1 各向异性力学行为的表述 285

10.2 高聚物的力学各向异性 286

10.2.1 具有纤维对称性样品的弹性常数 286

10.2.2 具有正交对称性样品的弹性常数 289

10.3 弹性常数的测定 290

10.3.1 薄膜或薄片的测定 290

10.3.2 纤维和单丝的测定 303

10.3.3 超声测定 309

10.4 力学各向异性的解释：一般讨论 311

10.4.1 链结构和晶体结构 312

10.4.2 取向和形态 313

10.4.3 松弛过程 314

10.5 力学各向异性的解释：定量模型 315

10.5.1 分子取向和集合体模型 315

10.5.2 固体复合材料模型 316

10.6 高聚物力学各向异性的实验研究：拉伸高聚物和集合体模型 316

10.6.1 低密度聚乙烯薄片 317

10.6.2 尼龙和聚对苯二甲酸乙二酯单丝 320

10.6.3 聚对苯二甲酸乙二酯、尼龙、聚乙烯和聚丙烯单丝 321

10.6.4 取向高聚物与各向同性高聚物弹性常数间的关系：集合体模型 325

10.6.5 具有中等程度分子取向的纤维和薄膜的力学各向异性 329

10.6.6 声速 335

10.6.7 非晶态高聚物 338

10.6.8 具有正交对称性取向的聚对苯二甲酸乙二酯薄片 340

10.7 实验研究：具有片晶织构的取向结晶高聚物，高模量取向高聚物；Takayanagi模型和复合材料模型 343

10.7.1 具有明显片晶织构的取向聚乙烯薄片 343

10.7.2 特殊取向的尼龙薄片 355

10.7.3 超高模量聚乙烯 362

第十一章 高聚物的屈服行为 378

11.1 荷重－伸长曲线的讨论 379

11.1.1 颈缩和极限应力 380

11.1.2 颈缩和冷拉：唯象的讨论 383

11.1.3 Considère作图法的应用 384

11.1.4 屈服应力的定义 386

11.2 理想的塑性行为 387

11.2.1 屈服判据（yieldcriterion）：一般讨论 388

11.2.2 Tresca屈服判据 391

11.2.3 vonMises屈服判据 391

11.2.4 Coulomb屈服判据 393

11.2.5 Tresca、vonMises和Coulomb屈服判据的几何学表示法 393

11.2.6 组合应力状态 396

11.2.7 各向异性材料的屈服判据 397

11.2.8 各向同性材料的应力－应变关系 398

11.2.9 塑性位（plasticpotential） 399

11.2.1 0具有斜方晶系对称性的各向异性材料的应力－应变关系 400

11.3 屈服过程 400

11.3.1 对绝热－生热过程的解释 401

11.3.2 等温屈服过程：负荷降的性质 406

11.4 高聚物屈服判据的实验证据 408

11.4.1 各向同性的玻璃态高聚物 408

11.4.2 流体静压对屈服行为的影响 412

11.4.3 各向异性高聚物 417

11.4.4 拉伸试验中的形变带的角度 424

11.4.5 简单切应力的屈服试验 426

11.4.6 Bauschinger效应 429

11.5 温度和应变速度对屈服与拉伸过程的影响 431

11.6 屈服与冷拉的分子论解释 433

11.6.1 屈服作为活化速率过程Eyring方程 433

11.6.2 屈服过程的分子与结构理论 443

11.6.3 冷拉 451

11.7 取向高聚物的形变带 455

第十二章 破坏现象 461

12.1 高聚物韧性及脆性的定义 461

12.2 高聚物的脆性断裂 462

12.3 银纹的结构和形成 476

12.3.1 银纹的结构 477

12.3.2 银纹形成的应力或应变判据 479

12.3.3 流体和气体存在时的银纹：环境银纹 483

12.4 分子理论 487

12.5 影响脆性－韧性行为的因素：脆性－韧性转变 489

12.5.1 基本材料参数对脆性－韧性转变的影响 489

12.5.2 符合断裂力学的脆性－韧性转变理论：断裂转变 498

12.6 高聚物的冲击强度 501

12.6.1 高冲击强度的共混物 506

12.6.2 银纹化和应力发白 508

12.7 高聚物断裂表面的性质 511

12.8 裂纹的传播 511

12.9 应力脉冲产生的脆性破坏 513

12.10 高聚物在橡胶态的抗张强度和撕裂强度 515

12.10.1 橡胶的撕裂强度：Griffith理论的应用 515

12.10.2 橡胶的抗张强度 517

12.10.3 橡胶抗张强度的分子理论 519

12.11 应变速度及温度的影响 521

12.12 断裂力学的普适理论 524

12.13 高聚物的疲劳 531

索引 543