基于广义Maxwell模型的轮胎橡胶动态压缩性能分析

为了定量分析轮胎胎面胶动态力学性能及能量损耗,建立了基于广义Maxwell模型的黏弹性本构关系,根据胎面胶在各个温度下恒温动态压缩时的储能模量与损耗模量的频率扫描实验数据并采用非线性回归法求解误差函数的极小值的方法,确定各个温度下的黏弹性广义Maxwell模型参数.利用ABAQUS/Standard有限元软件数值模拟胎面胶动态压缩过程,得到不同温度下胎面胶的损耗角正切随激振频率的变化规律,并与实验结果进行对比分析.结果表明,黏弹性广义Maxwell模型及其参数的获取方法可以准确地用于胎面胶动态力学性能分析.在此基础上,定量预测了在不同温度及频率下每一循环载荷周期中胎面胶的应力-应变迟滞回线以及单位体积胶料的能量损耗,分析显示随频率增大,单位体积胶料的能量损耗逐渐增大,并且随着温度降低,能量损耗增大的幅度加大.     

聚亚甲基链在弹性形变时的链段取向研究

高聚物的弹性形变是一个重要而普遍的现象 .在弹性形变过程中链段取向问题的研究是高聚物弹态形变中一个十分重要的内容 [1～ 6 ] ,这主要是 :一方面 ,在弹性形变过程中的链段取向可用核磁共振和红外二向色性实验方法直接测定 [2～ 4 ] ,另一方面 ,它又与高聚物在弹性形变过程中统计性质密切相关[1,5,6 ] ,因此对链段取向的研究可加深对弹性形变过程的了解 .最近 Taylor等[7] 用 Monte Carlo方法研究了聚亚甲基链的链段取向问题 ,但未研究高聚物在弹性形变过程中的内能变化 [8] ,也未考虑远程相互作用和较短的高分子链情况 ,这通常与理想…     

橡胶在动态载荷下的能量损耗分析

以交联密度不同的同类轮胎胎面胶A1和A2为研究对象,通过动态拉伸实验得到储能模量及损耗模量随频率变化的曲线.建立了黏弹性广义Maxwell模型来定量分析不同温度的橡胶在不同频率的动态载荷下的能量损耗.采用非线性规划的方法分别在低频(10~25 Hz)及高频(25~60 Hz)下拟合模量-频率曲线,得到黏弹性广义Maxwell模型的参数值.采用有限元软件Abaqus模拟胎面胶动态拉伸过程并计算胎面胶的损耗角正切,得到不同温度下胎面胶的损耗角正切随激振频率的变化规律,通过和实验结果的比较证明文中所述黏弹性广义Maxwell模型及其参数获取方法可准确应用于胎面胶的动态拉伸性能分析.预测了在不同温度及频率下每一循环载荷周期中胎面胶的应力-应变迟滞回线以及单位体积胶料的能量损耗,阐释了不同温度下的胎面胶的能量损耗随频率的变化规律,同时结合2种胎面胶的交联密度测试数据分析了胶料的构效关系.     

黏弹性对介观液珠聚并的影响——液珠-细丝-液珠聚并现象及其分析

在四辊流变仪中,黏弹性高分子介观液滴经反复拉伸和松弛形成了有细丝相连的两个黏弹液珠,研究了黏弹液珠的聚并过程,依形状叫做BSB(bead-string-bead,液珠-细丝-液珠)聚并.BSB现象与常见的通过滴间液膜破裂实现的液滴聚并过程大不相同.根据界面上的Laplace力、液珠移动时的黏性阻力和细丝中黏弹应力之间的平衡,推导出一个力学模型来描述BSB现象,理论分析与实验结果相符较好.细丝直径的变化和稳定性由过程参数和物料参数共同决定,尤其是液滴的黏弹性有较大影响.这一效应对多相高分子与复杂流体加工过程的基础理解富有启发.     

链分子的构象弹性理论

研究基于旋转异构态模型、用末端距与构象能描述的链构象分布函数、以及链构象态在体系形变中的消失规则,发展了一个链分子的构象弹性理论.用该理论描述的理想形变行为,支持天然橡胶在大形变时应力陡然上翘归因于链构象变化的观点在物理上的合理性.该理论能够区别不同化学结构高分子所具有的不同形变行为,能够预报高分子形变中熵项与内能项各自的贡献.预报了天然橡胶形变中内能的贡献约为13%, 与实验相符.     

小形变时杨氏模量等于三倍的剪切模量

尽管高聚物是黏弹性材料,具有时间依赖性和温度依赖性,但在小形变时,弹性理论中的一些假定和定理仍能用来讨论黏弹性高聚物的形变。应力与应变之比是模量,在小形变时,单向拉伸的杨氏模量约等于三倍的剪切模量,E≈3G。     

聚对苯二甲酸乙二醇酯的DSC研究

用 DSC、动态力学方法和密度测量等手段对经不同条件热处理或拉伸的PET试样进行了研究,结果表明:DSC曲线上放热峰的位置明显地依赖于样品的结晶和取向程度。由放热峰面积算出的结晶过程的热量与试样密度无单值的依赖关系,而线性地依赖于 70℃时的力学损耗值 tanδ,后者为试样中非晶区部分多少的量度。在这一结晶阶段生成不完善的晶区并伴有密度剧增现象。     

聚乙烯醇／壳聚糖合金膜的相容性

本文通过 WAXD、DSC动态力学和应力一应变测量对 PVA/CS合金膜的聚集态结构进行了研究。发现,合金膜中的PVA结晶完善性变差,结晶度和结晶熔融峰温度随CS含量增加而降低。合金膜中的CS晶型发生了转化。动态力学损耗谱显示,合金膜中仍保持单组分的玻璃化松弛。当PVA含量大于50%％时,两个Tg峰中间产生一新的力学损耗峰。合金膜的模量和断裂强度高于单组分,而断裂伸长率低于单组分,这都表明,PVA与CS间存在强的相互作用,该共混体系为部分相容体系。     

关于等温循环方法推导开尔文公式的讨论

等温循环方法是物理化学教材中推导开尔文公式的一个经典方法。本文从热力学基本原理出发,明确指出其中小液滴可逆相变为气体的吉布斯自由能变化值应由吉布斯自由能判据求解,并对温度恒定、两相压强分别恒定时的判据进行了重新推导。同时,本文还提出了一种对推导开尔文公式的等温循环法的新理解方式,该方式在建立的"箱管模型"辅助下,意义明确,便于理解,更适宜教学使用。     

吸附降低强度效应和固体的粉碎

固体在许多介质中有着容易形变、强度降低的现象。通常总易把外部介质(或杂质)对固体强度的影响归之为化学破坏或电化学破坏(腐蚀),或者认为是溶解。但实际上往往不是这样,我们在下面举几个例子来说明这个情况。云母在受力到一定程度时,便在解理面处断裂,直到断裂之前,只有单纯的弹性形变,表现为理想弹脆体。但罗金诺夫证明,云母在水中或其他能被云母吸附物质(某些醇和盐)的水溶液中,具有弹性后效,效应相当缓慢但很显著。在去荷重后,形     

高分子物的弹回、回缩及抗冲击性能

具有弹性的物体在承受冲击时具有将冲击物弹回的性能。冲击摆或冲击球在与试样进行冲击后所貯能量和冲击前能量的比值可用为衡量试样弹回能力的标尺:比值愈大,试样的弹回性亦愈大。回弹能力的大小不仅与物体的本质有关,而且能于随温度和时间的变化而改变。在缓慢形变时具有良好弹性的物体,并不一定具有较好的弹回性,例如天然橡胶球在击地时可以回跳接近于原来高度,而异丁橡胶球儿乎不能离开地面,但在高温下(100℃)异丁橡胶所具弹回性能则接近于天然橡胶。     

聚丁二烯形变中内能贡献的预报

理想弹性体的统计理论假设弹性力完全由形变的构象熵所贡献的, 忽略了能量的贡献. 对于真实橡胶来说, 统计理论反映了它的主要特征, 然而真实橡胶与理想模型还是有差别的, 在拉伸过程中弹性力的贡献不完全是由熵所贡献的, 内能也会对弹性力有贡献, 并且, 不同的材料内能对弹性力的贡献(fe/f)不同[1], 这已为大量的实验事实所证实.     

压扭性断层地震过程的Cusp型突变分析

将地震过程视为一力学系统的失稳现象,对压扭性断层地震提出了一个力学模型,导出了由线弹性围岩和具有软化特性的断层带介质组成的力学系统的势能表达式,得到了CuSp型突变模型的标准形式。用突变理论分析阐明了系统本身的几何和力学特性是系统稳定性的决定因素,外部作用是基本条件,外力作用方向对断层的稳定性和地震时所释放能量的大小起着重要作用。     

氯化丁基胶同丁戊共聚物共混体系的相容性及力学阻尼

本文用线膨胀仪和粘弹谱仪研究了氯化丁基胶和丁戊共聚物共混体系的相容性和力学阻尼。结果表明,两组份是部分互容的。丁戊共聚物中结晶对共混体系的力学阻尼有显著影响。某些组成范围内的共混物其力学损耗因子在60℃范围内为一平台。     

汽车用聚氨酯减振材料的结构与性能

利用扫描电镜(SEM)对减振材料的微孔结构进行了表征;用万能材料试验机(UMTM)、动态热机械分析仪(DMA)、旋转流变仪表征了减振材料在不同条件下的力学及减振性能.研究发现:不同聚氨酯减振材料进入非线性形变区域的压缩形变大小与微孔的面积占有率相关.我们认为聚氨酯泡沫减振材料在小压缩应变下应力的缓慢增加主要是由微孔的变形引起的,随着压缩应变进一步增加,微孔的变形接近极限,此时应力的快速增加主要由聚氨酯本体的力学性能决定.聚氨酯减振材料的损耗能随着压缩应变的增加而增加,减振性能好的材料具有较大的损耗能.聚氨酯减振材料的损耗角随着压缩频率的增加而略有增加,其影响减振材料在不同使用频率下的减振和产热性能.聚氨酯减振材料的损耗角随着温度的变化而发生变化,耐寒性和耐热性好的材料,损耗角随温度平缓变化的温度范围更宽.当减振材料受到一定的负载后,材料的损耗角降低.     

等价无穷小与合比定律在物理化学教学中的应用

利用等价无穷小的理论结合物理化学中环境熵变、理想稀溶液溶剂化学势和高聚物的相关概念分析了环境熵变、理想稀溶液溶剂化学势的计算公式和"黏度法测定高聚物相对分子质量"实验中的关键理论推导。利用合比定律与物理化学的杠杆规则、离子迁移数等知识点推导出杠杆定律和离子迁移数的相关公式。使抽象的、不易掌握的物理化学知识具体化,便于学生理解、掌握和运用。     

可描述硅橡胶弹性的理论模型

硅橡胶是一类应用广泛的弹性体材料.然而由于其复杂的三维网络结构,难以实现硅橡胶的理性设计.本研究尝试从单分子弹性入手来建立从硅橡胶微观力学性质到宏观性能之间的关联.首先,通过基于原子力显微镜的单分子力谱实验测量了甲基乙烯基硅橡胶中2个主成分(硅氧烷链和碳-碳链)的单链弹性(包含熵弹性和焓弹性).随后,利用量子力学计算得出上述2种分子链的理论单链弹性.硅氧烷链和碳-碳链的实验曲线均能与理论曲线很好地重合,表明已成功获取了这2种分子链在准无扰环境中的基准弹性.然后,2个主成分的基准弹性同时被整合到传统的橡胶统计学模型中.最终,通过参数可调的新橡胶弹性模型(称作TCQMG模型)描述了3种不同硅橡胶在整个形变范围内的力学性能.此外,借助TCQMG模型模拟了多个交联网络参数对于硅橡胶力学性能的影响,且模拟结果符合实验结果.该模型不仅有助于理解硅橡胶的复杂交联网络结构,还能够为新型硅橡胶的理性设计提供指导.考虑到硅橡胶与其他弹性体在交联网络结构上的相似之处,TCQMG模型有望用于描述这些弹性体的宏观力学性能.     

理解和记忆物理化学公式的方法*

物理化学中涉及的公式多达数百,学生记忆时存在很大困难。为解决这一问题,介绍了几种不同的公式理解和记忆方法,包括演绎推导法、对比记忆法、量纲验证法、理解纠错法、交互验证法,并结合实例,对这几种方法应用做了较为详细的说明。     

液晶弹性体刺激形变研究

开发可以通过外部刺激产生机械形变的人工致动材料是一个近年来的研究热点。其中,液晶弹性体因结合了聚合物网络的橡胶弹性和液晶的有序性而具有独特的性质,在热、光、电等的外界刺激下可以产生可逆的形状记忆效应。本文综述了液晶弹性体响应多种外界刺激产生各种形变的行为,主要介绍了有关热致形变液晶弹性体、电致形变液晶弹性体、化学刺激导致形变的液晶弹性体及光致形变液晶弹性体的研究进展,阐述了各类液晶弹性体产生形变的机理包括热致、电致和光致相转变,讨论了影响其响应性能的主要因素,并展望了这一领域的发展前景。     

离子的极化和形变

离子的极化和形变是无机化学教学中的一对重要概念,这对概念可以用于解释化合物的结构及许多物理和化学性质。然而一些教科书在介绍这对概念时,大都把极化作用限于阳离子,把形变作用限于阴离子,而忽略了阴离子的极化作用和阳离子的形变作用。同时,在应用这对概念解释化合物结构和性质时,条理上也不十分清晰,甚至还出现自相矛盾的情况,使得学生在学习这对概念时感到困惑。本文介绍了离子的极化和形变这对概念的基本含义,讨论了影响极化能力和形变程度的因素,分析了一些化合物的结构以及溶解度、颜色和热稳定性等物理和化学性质。特别是对一些教学中有争议的问题给出了合理解释。在分析小分子结构时,极化和形变概念的运用可以弥补杂化轨道理论和价层电子对互斥理论的不足。