五 高聚物的力学性能作业

五、高聚物的力学性能

一、名词解释

1）时温等效2）零剪切粘度3）银纹4）应力松弛5）蠕变6）熵弹性7）粘弹性8）力学损耗9）剪切带10）韧性断裂

二、简答题

1）试分别讨论提高高分子材料抗张强度和冲击强度的途径。

2）简述聚合物高弹性的特点。

3）什么样结构的高聚物才可能有高弹性？

4）简述理想橡胶网络模型的特点。

5）写出交联橡胶的状态方程，并说明其物理意义。

6）描述用Maxwell模型模拟线形聚合物应力松弛的过程。

7）从分子运动观点，解释聚合物的应力。

8）高分子材料的破坏就是分子之间的滑脱。这种说法对吗？为什么？

三、计算及推导

1)试证明：WLF方程定义的高聚物自由体积分数都等于2.5%。

2)某聚合物试样在0℃时的粘度为1.0×104Pa·s，如果其粘度―温度关系服从

WLF方程，并假定T g时的粘度为1.0×1013 Pa·s，求该聚合物在25℃的粘度。

3)从聚异丁烯应力松弛叠合曲线得知，在25℃，应力松弛到模量为106N/m2时

需要10h，试计算在-20℃下，应力松弛到同样模量需要多少时间。（已知聚=-70℃）

异丁烯T

g

4)已知理想橡胶在单轴拉伸过程中的熵变为

ΔS = ?1/2 N k ( λ2 + 2/λ -3 ）

式中，N为橡胶中的网链总数，λ为单轴拉伸的伸长比。试证明：对于理想橡胶，在形变保持不变的情况下，应力σ与温度T之间可用下式表达：

σ= CT

其中C为常数。

哈工大材料力学性能大作业-铁碳马氏体的强化机制

铁碳马氏体的强化机制 摘要：钢中铁碳马氏体的最主要特性是高强度、高硬度，其硬度随碳含量的增加而升高。马氏体的强化机制是多种强化机制共同作用的结果。主要的强化机制包括：相变强化、固溶强化、时效强化、形变强化和综合强化等。本文介绍了铁碳马氏体及其金相组织和力学特性，着重深入分析马氏体的强化机制。 关键词：铁碳马氏体强化机制 1.马氏体的概念，组织及力学特性 1.1马氏体的概念 马氏体，也有称为麻田散铁，是纯金属或合金从某一固相转变成另一固相时的产物；在转变过程中，原子不扩散，化学成分不改变，但晶格发生变化，同时新旧相间维持一定的位向关系并且具有切变共格的特征。 马氏体最先在淬火钢中发现，是由奥氏体转变成的，是碳在α铁中的过饱和固溶体。以德国冶金学家阿道夫·马登斯（A.Martens）的名字命名；现在马氏体型相变的产物统称为“马氏体”。马氏体的开始和终止温度，分别称为M始点和M终点；钢中的马氏体在显微镜下常呈针状，并伴有未经转变的奥氏体(残留奥氏体)；钢中的马氏体的硬度随碳量增加而增高；高碳钢的马氏体的硬度高而脆，而低碳钢的马氏体具有较高的韧性。 1.3马氏体的力学特性 铁碳马氏体最主要的性质就是高硬度、高强度，其硬度随碳含量的增加而增加。但是当碳含量达到6%时，淬火钢的硬度达到最大值，这是因为碳含量进一步提高，虽然马氏体的硬度会提高但是由于残余奥氏体量的增加，使钢的硬度反而下降。 2.铁碳马氏体的晶体学特性和金相形貌 钢经马氏体转变形成的产物。绝大多数工业用钢中马氏体属于铁碳马氏体，是碳在体心立方结构铁中的过饱和固溶体。 铁碳合金的奥氏体具有很宽的碳含量范围，所形成的马氏体在晶体学特性、亚结构和金相形貌方面差别很大。可以把铁碳马氏体按碳含量分为5个组别(见表)【1】。

材料力学上机大作业(哈工大)

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 材料力学上机报告 课程名称：材料力学 设计题目：二向应力状态分析 院系：XXXXXX 班级：XXXXXX 设计者：XXXXXX 学号：XXXXXX 设计时间：2013.06.18 哈尔滨工业大学

二向应力状态分析 一：课题要求 1.输入：任意一点的应力状态：（σx、σy、τxy）；某截面方位角α 2.输出：输入点的主应力（σ1、σ2、σ3），方位角α斜截面上的应力σ α、τα。 及主方向角α 3.画出应力圆示意图。 4.程序运行时为界面显示形式。 二：程序框图 三：所编程序 x=str2double(get(handles.edit1,'string')); y=str2double(get(handles.edit2,'string')); xy=str2double(get(handles.edit3,'string'));

M=str2double(get(handles.edit4,'string')); %将窗口输入值分别赋给x,y,xy,M b=sqrt((x/2-y/2)^2+xy^2);x1=(x+y)/2+b;x3=(x+y)/2-b; x2=0; if x1<0 x2=x1; x1=0; end t=(x1-x3)/2; M=M*pi/180; b1=(x+y)/2+(x-y)*cos(2*M)/2-xy*sin(2*M); b2=(x-y)*sin(2*M)/2+xy*cos(2*M); b3=90*atan((-2*xy)/(x+y))/pi;%计算输出的主切应力大小、方向和截面上的应力并赋值set(handles.edit5,'string',x1); set(handles.edit6,'string',x2); set(handles.edit7,'string',x3); set(handles.edit9,'string',t); set(handles.edit10,'string',b3); set(handles.edit11,'string',b1); set(handles.edit12,'string',b2);%在输出窗口显示主切应力大小、方向和截面上应力 b4=sqrt(b.^2+t.^2); v1=(x+y)/2-b4:0.001:(x+y)/2+b4; b11=sqrt(b4.^2-(v1-(x+y)/2).^2);b12=-sqrt(b4.^2-(v1-(x+y)/2).^2); %绘制应力圆上的点 axes(handles.axes1); %选择应力圆的输出地址 plot(v1,b11,v1,b12);grid on%绘制应力圆 以上程序为在matlab中使用GUI编程时的主代码，界面代码请见m文件。四：运行过程、结果和应力圆 在matlab中打开m文件，按F5使程序运行，显示窗口如下： 左侧为输入窗口，中间为相应的主切应力和斜截面应力的输出窗口，右侧为二向

高分子材料典型力学性能测试实验

《高分子材料典型力学性能测试实验》实验报告 学号姓名专业班级 实验地点指导教师实验时间 在这一实验中将选取两种典型的高分子材料力学测试实验，即拉伸实验及冲 击试验作为介绍。 实验一：高分子材料拉伸实验 一、实验目的 （1）熟悉高分子材料拉伸性能测试标准条件、测试原理及其操作，了解测 试条件对测定结果的影响。 （2）通过应力—应变曲线，判断不同高分子材料的性能特征。 二、实验原理 在规定的实验温度、湿度和实验速率下，在标准试样（通常为哑铃形）的 两端沿轴向施加载荷直至拉断为止。拉伸强度定义为断裂前试样承受最大载荷与试样的宽度和厚度的乘积的比值。实验不仅可以测得拉伸强度，同时可得到断裂伸长率和拉伸模量。 玻璃态聚合物在拉伸时典型的应力-应变曲线如下：

是在较低温度下出现的不均匀拉伸，所以又称为冷拉。 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）。所涉及的相关计算公式： （1）拉伸强度或拉伸断裂应力或拉伸屈服应力或偏置屈服应力σt σt 按式（1）计算： （1） 式中σt—抗拉伸强度或拉伸断裂应力或拉伸屈服应力或偏置屈服应力，MPa； p—最大负荷或断裂负荷或屈服负荷或偏置屈服负荷，N； b—实验宽度，mm；d—试样厚度，mm。 （2）断裂伸长率εt εt 按式（2）计算： 式中εt——断裂伸长率，％；

材料力学重修课大作业

一、概念性题型 1.据均匀性假设，可认为构件的下列各量中的某个量在各点处都相同： （A ） 应力； （B ）应变； （C ） 材料的弹性常数； （D ）位移； 正确答案是 。 2.根据各向同性假设，可认为构件的下列各量中的某一种量在各方向都相同： (A) 应力； （B ） 应变； （C ）材料的弹性常数； （D ） 位移； 正确答案是 。 3.关于确定截面内力的截面法的适用范围，有下列四种说法： (A) 仅适用于等截面直杆； (B) 仅适用于直杆承受基本变形； (C) 适用于不论基本变形还是组合变形，但限于直杆的横截面； (D) 适用于不论等截面或变截面、直杆或曲杆、基本变形或组合变形、横截面或任意截面的普遍情况； 正确答案是 。 4.判断下列结论的正确性： （A ） 杆件某截面上的内力是该截面上应力的代数和； （B ） 杆件某截面上的应力是该截面上内力的平均值； （C ） 应力是内力的集度； （D ） 内力必大于应力； 正确答案是 。 5.甲、乙两杆，几何尺寸相同，轴向拉力P 相同，材料不同，它们的应力和变形有四种可能： （A ） 应力σ和变形l ?相同； （B ） 应力σ不同和变形l ?相同； （C ） 应力σ相同和变形l ?不同； （D ） 应力σ不同和变形l ?不同； 正确答案是 。 6.关于下列结论： 1） 应变分为线应变和角应变 ； 2） 应变为无量纲量； 3） 若物体的各部分均无变形，则物体内各点的应变均为零； 4） 若物体内各点的应变均为零，则物体无位移； 现有四种答案：（A ）1、2对；（B ）3、4对； （C ）1、2、3对； （D ）全对； 正确答案是 。 7.等截面直杆受轴向拉力P 作用而产生弹性伸长，已知杆长为l ，截面积为A ，材料弹性模量为E ，泊松比为ν，拉 伸理论告诉我们，影响该杆横截面上应力的因素是： （A ）E 、ν、P ； （B ）l 、A 、P ； （C ）l 、A 、E 、ν、P ； （D ） A 、P ； 正确答案是 。 8.低碳钢试件拉伸时，其横截面上的应力公式 A N =σ； （A ） 只适用于σp σ≤；（Ｂ） 只适用于θσσ≤；（C ） 只适用于s σσ≤； （D ） 在试件拉断前都适用； 正确答案是 。 9.当低碳钢试件的试验应力s σσ=时，试件将： （A ） 完全失去承载能力；（B ） 破断； （C ） 发生局部颈缩现象；（D ） 产生很大的塑性变形；正确答案是 。 10.伸长率（延伸率）公式 ()?-=l l 1δ100% 中 1l 指的是什么？ （A ） 断裂时试件的长度； （B ） 断裂后试件的长度； （C ） 断裂时试验段的长度； （D ） 断裂后试验段的长度； 正确答案是 。 11.低碳钢拉伸经过冷作硬化后，以下四种指标中哪种得到提高： （A ） 强度极限； （B ） 比例极限； （C ） 断面收缩率； （D ） 伸长率； 正确答案是 。 12.脆性材料具有以下哪种力学性质： （A ） 试件拉伸过程中出现屈服现象； （B ） 压缩强度极限比拉伸强度极限大得多； （C ） 抗冲击性能比塑性材料好； （D ） 若构件因开孔造成应力集中现象，对强度无明显影响； 正确答案是 。

工程力学大作业1(答案)

大作业（一） 一、填空题 1、杆件变形的基本形式有（轴向拉伸和压缩）、（剪切）、（扭转）和（弯曲） 2、材料力学所研究的问题是构件的（强度）、（刚度）和（稳定性）。 3、脆性材料的抗压能力远比抗拉能力（强）。 4、同一种材料，在弹性变形范围内，横向应变ε/和纵向应变ε之间有如下关系：（ε/= -με） 5、（弹性模量E ）是反映材料抵抗弹性变形能力的指标。 6、（屈服点σs ）和（抗拉强度σb ）是反映材料强度的两个指标 7、(伸长率δ)和(断面收缩率ψ)是反映材料塑性的指标，一般把（δ>5%）的材料称为塑性材料，把（δ<5%）的材料称为脆性材料。 8、应力集中的程度可以用（应力集中因数K ）来衡量 9、（脆性材料）对应力集中十分敏感，设计时必须考虑应力集中的影响 10、挤压面是外力的作用面，与外力（垂直），挤压面为半圆弧面时，可将构件的直径截面视为（挤压面） 11、如图所示，铆接头的连接板厚度t=d ，则铆钉剪应力τ= （ 2 2d P πτ= ） ，挤压应力σbs =（ td P bs 2=σ ）。 P/2 P/2 二、选择题 1、构成构件的材料是可变形固体，材料力学中对可变形固体的基本假设不包括（C ） A 、均匀连续性 B 、各向同性假设 C 、平面假设 D 、小变形假设 2、下列力学性能指标中，（B ）是强度指标 A 、弹性模量E B 、屈服强度s σ C 、伸长率δ D 、许用应力σ 3、下列力学性能指标中，（C ）是反映塑性的指标 A 、比例极限p σ B 、抗拉强度b σ C 、断面收缩率ψ D 、安全系数n 4、下列构件中，（ C ）不属于轴向拉伸或轴向压缩 A 、 B 、 C 、 D 、

高聚物结构与性能的关系

高聚物结构与性能的关系 1. 高聚物的结构 按研究单元的不同分类，高聚物结构可分为两大类：一类为高聚物的链结构，即分子内的结构，是研究一个分子链中原子或基团之间的几何排列；另一类为高聚物的分子聚集态结构，即分子间的结构，是研究单位体积内许多分子链之间的几何排列。对高聚物材料来说，链结构只是间接影响其性能，而分子聚集态结构才是直接影响其性能的因素。 1.1 高聚物链结构 高聚物的链结构包括近程结构和远程结构。近程结构是指结构单元的化学组成、立体异构、连接顺序、以及支化、交联等；远程结构是指高分子链的构象、分子量等。 高聚物链结构是决定高聚物基本性质的主要因素，各种高聚物由于链结构不同其性质则完全不同。例如，聚乙烯柔软容易结晶，聚苯乙烯硬而脆不能结晶；全同立构聚丙烯在常温下是固休，可以结晶，而无规立构聚丙烯在常温下则为粘稠的液体等。 1.2 高聚物的聚集态结构 高聚物的分子聚集态结构包括晶态、非晶态、液晶态、取向态等；高聚物的分子聚集态结构是在加工成型过程中形成的，是决定高聚物制品使用性能的主要因素。即使具有相同链结构的同一种高聚物，由于加工成型条件的不同，其成型品的使用性能就有很大差别。例如，结晶取向程度不同直接影响纤维和薄膜的力学性能；结晶大小和形态不同可影响塑料制品的耐冲击强度，开裂性能和透明性。 因此对高聚物材料来说，链结构只是间接影响其性能，而分子聚集态结构才是直接影响其性能的因素。研究高聚物分子聚集态结构的意义就在于了解高聚物分子聚集态结构的特征，形成条件及其与材料性能之间的关系，以便人为地控制加工成型条件得到具有预定结构和性能的材料，同时为高聚物材料的物理改性和材料设计建立科学基础。 2.高聚物结构与力学性能的关系 2.1链结构与力学性能的关系 不同的高聚物，有不同的分子结构，当然会显示出不同的材料性能出来。聚

材料力学大作业-组合截面几何性质计算

Harbin Institute of Technology 材料力学电算大作业 课程名称：材料力学 设计题目：组合截面几何性质计算 作者院系： 作者班级： 作者姓名： 作者学号： 指导教师： 完成时间：

一、软件主要功能 X4，X5，X6分别是n1个圆形截面，n2个圆环形截面，n3个矩形截面的形心位置X与面积的乘积 Y4，Y5，Y6分别是n1个圆形截面，n2个圆环形截面，n3个矩形截面的形心位置Y与面积的乘积 Xc,Yc是总截面的形心坐标 Ix1,Ix2,Ix3分别是n1个圆形截面，n2个圆环形截面，n3个矩形截面对通过形心且与x轴平行的轴的惯性矩 Iy1,Iy2,Iy3分别是n1个圆形截面，n2个圆环形截面，n3个矩形截面对通过形心且与y轴平行的轴的惯性矩 Ixy1,Ixy2,Ixy3分别是n1个圆形截面，n2个圆环形截面，n3个矩形截面对通过形心且与x,y轴平行的两轴的惯性积 a是通过形心的主轴与x轴的夹角 Imax,Imin分别是截面对形心主轴的主惯性矩 软件截图： 二、程序源代码 Dim n1 As Double Dim d1(10) As Double Dim X1(10) As Double Dim Y1(10) As Double Dim n2 As Double Dim d2(10) As Double

Dim d3(10) As Double Dim X2(10) As Double Dim Y2(10) As Double Dim n3 As Double Dim h(10) As Double Dim d(10) As Double Dim X3(10) As Double Dim Y3(10) As Double Dim S1 As Double, S2 As Double, S3 As Double Dim X4 As Double, Y4 As Double, X5 As Double, Y5 As Double, X6 As Double, Y6 As Double Dim Xc As Double, Yc As Double Dim Ix1 As Double, Iy1 As Double, Ix2 As Double, Iy2 As Double, Ix3 As Double, Iy3 As Double, Imax As Double, Imin As Double Dim Ixy1 As Double, Ixy2 As Double, Ixy3 As Double Dim a As Double Private Sub Text1_Change() n1 = Val(Text1.Text) For i = 1 To n1 d1(i) = Val(InputBox("输入第" & (i) & "个圆的直径")) X1(i) = Val(InputBox("输入第" & (i) & "个圆的圆心的x坐标值")) Y1(i) = Val(InputBox("输入第" & (i) & "个圆的圆心的y坐标值")) Next i For i = 1 To n1 S1 = S1 + 3.14159 * d1(i) * d1(i) / 4 X4 = X4 + X1(i) * 3.14159 * d1(i) * d1(i) / 4 Y4 = Y4 + Y1(i) * 3.14159 * d1(i) * d1(i) / 4 Next i End Sub Private Sub Text2_Change() n2 = Val(Text2.Text) For i = 1 To n2 d2(i) = Val(InputBox("输入第" & (i) & "个圆环的外径")) d3(i) = Val(InputBox("输入第" & (i) & "个圆环的内径")) X2(i) = Val(InputBox("输入第" & (i) & "个圆的圆心的x坐标值")) Y2(i) = Val(InputBox("输入第" & (i) & "个圆的圆心的y坐标值")) Next i For i = 1 To n2 S2 = S2 + 3.14159 * (d2(i) * d2(i) - d3(i) * d3(i)) / 4 X5 = X5 + X2(i) * 3.14159 * (d2(i) * d2(i) - d3(i) * d3(i)) / 4 Y5 = Y5 + Y2(i) * 3.14159 * (d2(i) * d2(i) - d3(i) * d3(i)) / 4 Next i End Sub Private Sub Text3_Change()

工艺作业

1 ⒈塑料制品的生产工序是怎样的？ 答：1.原料准备2.材料成型3.机械加工4.修饰5.装配 ⒉塑料成型加工技术有哪些分类方法？每种成型方法对应哪种具体类型？ 答：1.按所属成型加工阶段划分 （1） 2.按聚合物在成型加工过程中的变化划分 3.按成型加工的操作方式划分 2 2.1 高分子化合物的定义及特点各是什么？ 2.2 ⒈高分子的结构包括什么？ ⒉高分子具有柔性的原因与本质是什么？ ⒊什么是热塑性高分子？热固性高分子？其分子形态怎样？ ⒋解释名称：构象、构型、柔性、链段。 2.3 ⒈解释名词：松驰过程与松驰时间 ⒉高聚物中具有代表性的三种运动单元是什么？它对温度、时间有何依赖性？ ⒊非晶态高聚物有哪三种力学状态？各态的运动单元各为什么？特征温度有哪些？ ⒋晶态、交联高聚物的力学状态有哪些？运动单元各为什么？特征温度有哪些？ ⒌从运动能力上分析三种高聚物的性质的差别。 2.4 ⒈解释：非晶体与晶体、取向与解取向、织态结构 ⒉结晶、取向形成的温度范围及条件是什么？类型有哪些？ ⒊简述制件中纤维填料和聚合物分子定向与机械性能和收缩率之间的关系。 ⒋聚合物在拉伸定向过程中的形变有那些？怎样才能保证产品质量？ 2.5 ⒈高聚物流动特点及影响流动温度的因素是什么？ ⒉什么叫剪切粘度？其影响因素有哪些？是怎样影响的？ ⒊怎样判断加工时熔体的变形是粘性还是弹性变形？是剪切还是拉伸变形？ 2.6 ⒈名词解释：蠕变、应力松驰、玻尔兹曼叠加原理、时温等效原理 ⒉与其他材料相比聚合物传热的特性是什么？加工时应注意什么？ ⒊聚合物降解的实质是什么？其表现形式有那些？ ⒋银纹是怎样形成的？它由哪些部分组成？ 3 ⒈塑料由什么组成？各自的作用是什么？常用助剂有哪些？ ⒉热塑性塑料和热固性塑料的工艺性能各指什么？ ⒊比较热塑性与热固性收缩率的异同点。

材料力学大作业03。

材料力学大作业03 1.压杆稳定是不是就是偏心受压（压弯组合），不是的话，它和大偏心受压，小偏心受压有什么区别。 答：压杆稳定是指当受拉杆件的应力达到屈服极限或强度极限时，将引起塑性变形或断裂。长度较小的受压短柱也有类似的现象，例如低碳碳钢短柱被压扁，铸铁短柱被压碎。这些都是由于强度不足引起的失效。大偏心受压的破坏就是受拉破坏，小偏心就是受压破坏。大小偏心受压破坏原因就是，大偏心由于压力偏离构件轴心比小偏心要远，受压产生的弯矩比较大，构件就相当于是受弯破坏的。小偏心的偏心距比较小，距离轴心近（可以就理解为压力作用在轴心上），构件就是受压破坏的。 2.简述圣维南原理及其应用。 答：圣维南原理是弹性力学的基础性原理，其内容是：分布于弹性体上一小块面积（或体积）内的荷载所引起的物体中的应力，在离荷载作用区稍远的地方，基本上只同荷载的合力和合力矩有关；荷载的具体分布只影响荷载作用区附近的应力分布。还有一种等价的提法：如果作用在弹性体某一小块面积（或体积）上的荷载的合力和合力矩都等于零，则在远离荷载作用区的地方，应力就小得几乎等于零。 圣维南原理在实用上和理论上都有重要意义。在解决具体问题时，如果只关心远离荷载处的应力，就可视计算或实验的方便，改变荷载的分布情况，不过须保持它们的合力和合力矩等于原先给定的值。圣维南原理是定性地说明弹性力学中一大批局部效应的第一个原理。 3.简述应力集中及其应用。 答：应力集中：应力集中是指结构或构件的局部区域的最大应力值比平均应力值高的现象。应用：自行车内胎被刺破后，可用橡胶补块补块一般剪成圆形或椭圆形，而非正方形，且补的边缘剪成斜茬形下面（与内胎粘合面）宽，补块的边缘剪成斜茬形使整个内胎平滑降低应力集中应数，避免在运动中由于应力集中出现补快脱落的情况。 4.简述塑性材料低碳钢受力变形的几个阶段，及其表现。

高聚物的力学状态作业

个人收集整理-ZQ 1 / 1 请阐述非晶态高聚物地力学状态及原因. 随着温度地变化，高聚物地形变能力发生变化，呈现分阶段地力学状态.非晶态高聚物地力学状态分别为玻璃态、高弹态和粘流态. 玻璃态：当温度较低时，分子热运动能量很小，链段和大分子链地运动都被冻结.高聚物受到恒定外力作用时，仅有键长和键角地微小改变，形变量很小，弹性模量较大，此时地形变是可逆地，属于普弹形变.上述力学状态称之为玻璃态.个人收集整理 勿做商业用途高弹态：当温度进一步提高时，分子热运动能量增加，链段能够自由旋转，但大分子链仍被冻结，此时高聚物受外力作用，链段自由运动使长链大分子卷曲和伸展，所以形变量很大，而弹性模量则较小.当外力除去后，通过链段运动又可恢复原状，因此该阶段地形变也是可逆地.这种大变形量高弹性地弹性形变地力学状态称为高弹态.个人收集整理 勿做商业用途粘流态：当分子热运动地能量继续增加，链段和大分子链均能发生运动，此时高聚物在外力作用下，大分子链发生相对滑移，形变量急剧增加，产生很大地不可逆地流动变形，出现粘性流动现象.这种粘性流动形变状态称之为粘流态.个人收集整理 勿做商业用途什么是玻璃化温度？有什么特点？如何应用玻璃化温度？ ⅰ）玻璃化温度：使高聚物保持玻璃态地上限温度.常以g T 表示. ⅱ）玻璃化温度g T 是温度升降时，高聚物由玻璃态向高弹态或由高弹态向玻璃态转化地温度，其本质是高聚物地分子链运动刚被解冻或冻结地温度.个人收集整理 勿做商业用途ⅲ）玻璃态是塑料地使用温度，凡室温下处于玻璃态地高聚物都可用作塑料. 通过实例说明高分子材料性能地特点. 聚四氟乙烯：它是由四氟乙烯经而成地，其结构简式为 [] ，具有优良地化学稳定性、耐腐蚀性，是当今世界上耐性能最佳材料之一，除熔融金属钠和外，能耐其它一切化学药品，在中煮沸也不起变化，广泛应用于各种需要抗和地场合.有密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好地抗老化能力、耐温优异（能在℃至℃地温度下长期工作）.聚四氟乙烯本身对人没有毒性.个人收集整理 勿做商业用途聚酰胺(，俗称尼龙)：具有良好地综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐品性和自润滑性，且摩擦系数低，有一定地阻燃性，易于加工，适于用玻璃纤维和其它填充增强改性，提高性能和扩大应用范围.个人收集整理 勿做商业用途

材料力学大二

材大二：应力与应变分析 题目 材大2-1结构内某点的空间应力状态如图1所示，试计算该点主应力及最大切应力，并按第四强度理论求出该点的相当应力。 图1大2-1 图2大2-2 材大2-2单元体应力状态如图2所示，图中应力单位为MPa。求该点的三个主应力和最大切应力。 材大2-3某单元体如图所示，试利用应力圆的几何关系求： (1) 指定截面上的应力； (2) 主应力的数值。 图2大2-2 图12-41习12-1 材大2-4(习12-1)求如图12-41所示单元体的主应力，并在单元体上标出其作用面的位置。 图12-42习12-2 、两点的应力状态如图12-42所示，试求各点的主应力和最大剪材大2-5(习12-2)A B 应力。 材大2-6(习12-3)已知应力状态如图12-43所示，试求主应力及其方向角，并确定最大剪应力值。

图12-43习12-3 图12-44习12-4 材大2-7(习12-4)如图12-44所示单元体，求： （1）指定斜截面上的应力； （2）主应力大小及方向，并将平面标在单元体图上。 材大2-8(习12-5)如图12-45所示结构中，11kN F =，20.5kN F =，e 1kN m M =?， 50mm d =，求A 点的主应力。 图12-45习12-5 图12-46习12-6 材大2-9(习12-6)某点的应力状态如图12-46所示，求该点的主应力及最大剪应力。 材大2-10(习12-7)如图12-47所示，已知单元体的泊松比0.25μ=，=200GPa E 。试求： （1）主应力； （2）最大剪应力； （3）1σ方向的应变max ε。 图12-47习12-7 图12-49习12-9 材大2-11(习12-9)某点应力状态如图12-49所示。试求该点的主应力及最大剪应力，并画出三向应力圆。 材大2-12(习12-10)直径为d 的实心圆轴，受e M 作用如图12-50所示。测得轴表面A 点与轴线成-45方向的线应变ε，试导出用e M d ε、、表示的剪切弹性模量G 的表达式。 图12-50习12-10 图12-51习12-11 材大2-13 (习12-11)如图12-51所示，直径D 的圆轴，两端受扭转力偶e M 的作用。今测得与轴线成45方向的线应变45ε。已知材料的弹性模量为E ，泊松比μ，求e M 的表达式。

材料力学上机大作业(matlab编)

一、可实现课题 在如图所示的悬臂梁中，杆件为圆杆。杆长为L ，直径为D ，材料弹性模量为E 。输入集中力F 大小，作用点a ，弯矩M ，作用点b ，即可求得悬臂梁的挠度曲线图。 二、程序代码 clear all disp('请给定材料信息'); %输入材料信息 L=input('圆杆长度L(/M)='); D=input('圆杆直径D(/M)='); E=input('弹性模量E(/GPa)='); I=double(D^4*3.14/32); disp('请给定受力情况'); %输入受力情况 F=input('切向集中力大小F(/N)='); a=input('切向集中力作用位置(/M)='); M=input('弯矩大小M(/N*M)='); b=input('弯矩作用位置(/M)='); x1=0:0.01:a; %F 引入的挠度 vx1=(-F*x1.^2*3*a+F*x1.^3)*(1/(6*E*10^9*I)); x2=a:0.01:L; vx2=(-F*a.^2*3*x2+F*a.^3)*(1/(6*E*10^9*I)); v11=[vx1,vx2]; x11=[x1,x2]; x3=0:0.01:b; %M 引入的挠度 vx3=(-M*x3.^2)*(1/(2*E*10^9*I)); x4=b:0.01:L; vx4=(-M*b*x4+M*0.5*b.^2)*(1/(E*10^9*I)); x22=[x3,x4]; v22=[vx3,vx4]; v33=v22+v11; %叠加 plot(x11,v33),xlabel('x /M'),ylabel('v(x) /M') a b L F M

第七章 高聚物的力学性质

第七章 高聚物的力学性质 1 298K 时聚苯乙烯的剪切模量为1.25×109N ?m -2 ,泊松比为0.35,求其拉伸模量(E)和本体模量(B)是多少?并比较三种模量的数值大小. 解: 2 991038.3)35.01(1025.12)1(2-??=+??=+=m N G E ν 299 1075.3) 35.021(31038.3)21(3-??=?-?=-=m N E B ν ∴ 本体模量(B) > 拉伸模量(E) > 剪切模量(G) 2 一种橡胶的剪切模量为107 cm -2 ,试用N ?m -2 和kg ?cm -2 表示时该模量的数值为多大? 解:)1.01(101.01022 2 6 7 ---?=??=?=m N cm dyn m N G 24 6 2.1010 81.910-?=?=cm kg G 3 试证明当形变较小而各向同性的材料,在形变前后体积近似不变时,其泊松比υ=1/2,并指出各种模量的极限值. 解: 由题意, 0=?V ,或∞=?=V PV B /0 在)21(3)1(2νν-=+=B G E 中,得 0)21(3=-=νB E ,即2 1 =ν和G E 3= 故有 2 1 ~0=ν, G G E 3~2=, ∞=~3/E B , 3/~2/E E G =. 4 边长为2×10-2m 的粘弹立方体,其剪切柔量与时间的关系为1279 ]10/10 [)(--?+=N m t t J ,今要 使它在10-4、10-2、100、104、106s 后各产生剪切形变为m 3 104-?=?γ.试计算各需多重的砝码? (实验测定装置示意图见下).(缺图) 解: 由题意,剪切应变 2.002.01043 =?=?=-D x s ε 由]10/10 [)(79 t t J +=-,当t=10-4s 时,

材料力学作业一

《材料力学》第一次大作业 作业一： 1、什么是材料的强度，举例说明。 答：材料的强度就是指构件或零部件抵抗破坏的能力。如：四川彩虹桥坍塌，说明该桥强度不符合要求。 2、什么是材料的刚度，举例说明。 答：刚度是构件或零部件具有的抵抗弹性变形的能力。如：易拉罐变形过大，这是不容许的。 3、强度越大，刚度越大，对不对，为什么？刚度越大，强度越大，对不对，为什么？ 答：强度越大，刚度越大，这不一定。刚度K=EI，E是材料的性质，I是材料结构的性质，所以K的大小不仅与E材料本身的性质有关还与I材料结构的性质有关。例如：铸铁的强度要比塑料强度大，但是铸钱如果我们拿出一个薄片状的小铁片，再拿出一个很大很大的塑料块，明显强度大的小铁片更容易弯折。 刚度越大，强度越大，也不对。例如：建造钢结构桥梁，使用强度很高的钢材，但是在外力作用下，弹性变形或位移超过工程允许范围就容易造成坍塌事故。 4、什么是建筑结构的稳定性，举例说明。 答：稳定性是保持原来状态的能力，建筑结构稳定性指的是建筑中的各组成结构之间不容易出现键的断裂。例如：建筑结构多做成矩形，而比较少圆形，因为在各种外力作用下，矩形结构比圆形结构更稳定。 5、强度越大，稳定性越好，对不对，为什么？刚度越大，稳定性越好好不好，为什么？ 答：强度越大，稳定性越好，这是不对的。因为：稳定性是结构保持原有平衡形态的能力，竹子的强度很高，但是劈成又细又长，这时候你压它只用很小的力就能让它弯曲，最后破坏掉，保持不了原有的平衡状态。 刚度越大，稳定性越好，也不对。稳定性有时候与刚度有关，有时候与刚度无关。一个木质小球，和一个木质小方块，刚度相同，但小方块的稳定性明显大于小球。

高分子材料的主要物理性能汇总

第四章 高分子材料的主要物理性能 高分子材料与小分子物质相比具有多方面的独特性能，其性能的复杂性源自于其结构 的特殊性和复杂性。联系材料微观结构和宏观性质的桥梁是材料内部分子运动的状态。一种结构确定的材料，当分子运动形式确定，其性能也就确定；当改变外部环境使分子运动状态变化，其物理性能也将随之改变。这种从一种分子运动模式到另一种模式的改变，按照热力学的观点称作转变；按照动力学的观点称作松弛。例如天然橡胶在常温下是良好的弹性体，而在低温时（＜-100℃）失去弹性变成玻璃态（转变）。在短时间内拉伸，形变可以恢复；而在长时间外力作用下，就会产生永久的残余形变（松弛）。聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA ）在常温下是模量高、硬而脆的固体，当温度高于玻璃化温度（～100℃）后，大分子链运动能力增强而变得如橡胶般柔软；温度进一步升高，分子链重心能发生位移，则变成具有良好可塑性的流体。 本着“结构?分子运动?物理性能”这样一条思维线路，本章有选择地介绍高分子材料的热性能、力学性能、高弹性和粘弹性、溶液性质、流变性质、电学性能等。同时通过介绍结构与性能的关系，帮助我们根据使用环境和要求，有目的地选择、使用、改进和设计高分子材料，设计和改进加工工艺和设备，扩大高分子材料使用范围。 第一节 高分子材料的分子运动、力学状态转变及热性能 一、高分子运动的特点 与低分子材料相比，高分子材料的分子热运动主要有以下特点： （一）运动单元和模式的多重性 高分子的结构是多层次、多类型的复杂结构，决定着其分子运动单元和运动模式也是多层次、多类型的，相应的转变和松弛也具有多重性。从运动单元来说，可以分为链节运动、链段运动、侧基运动、支链运动、晶区运动以及整个分子链运动等。从运动方式来说，有键长、键角的变化，有侧基、支链、链节的旋转和摇摆运动，有链段绕主链单键的旋转运动，有链段的跃迁和大分子的蠕动等。 在各种运动单元和模式中，链段的运动最为重要，高分子材料的许多特性均与链段的运动有直接关系。链段运动状态是判断材料处于玻璃态或高弹态的关键结构因素；链段运动既可以引起大分子构象变化，也可以引起分子整链重心位移，使材料发生塑性形变和流动。 （二）分子运动的时间依赖性 在外场作用下，高分子材料从一种平衡状态通过分子运动而转变到另一种平衡状态是需要时间的，这种时间演变过程称作松弛过程，所需时间称松弛时间。例如将一根橡胶条一端固定，另一端施以拉力使其发生一定量变形。保持该形变量不变，但可以测出橡胶条内的应力随拉伸时间仍在变化。相当长时间后，内应力才趋于稳定，橡胶条达到新的平衡。 设材料在初始平衡态的某物理量（例如形变量、体积、模量、介电系数等）的值为x 0，在外场作用下，到t 时刻该物理量变为x （t ），许多情况下x （t ）与x 0满足如下关系： ()τ/0t e x t x -= （4-1） 公式（4-1）实质上描述了一种松弛过程，式中τ称松弛时间。当t =τ时，()e x x /0=τ，可见松弛时间相当于x 0变化到x 0/e 时所需要的时间。 低分子物质对外场的响应往往是瞬时完成的，因此松弛时间很短，而高分子材料的松弛时间可能很长。高分子的这种松弛特性来源于其结构特性，由于分子链的分子量巨大，几

高聚物近代测试作业第1篇

第1篇波普分析 一、填空 1、外力使高聚物从一个平衡状态通过分子运动到另一个状态需要一定的时间，称为松弛时间。如果外力作用的时间比高聚物链段转变的松弛时间短很多，则表现为玻璃态，反之表现为高弹态。 2、通常所说的红外光谱指的是中红外区，主要对应分子中原子振动的基频吸收，是分子偶极矩发生变化的振动产生红外吸收，而拉曼光谱是分子极化度发生变化产生的。 3、红外光谱可采用透过率和吸光度来表示。 4、有机物在紫外光和可见光区域内的常见四种电子跃迁方式及其跃迁所需要能量大小顺序n→π* < π→π* < n→σ* < σ→σ*。 5、具有双键结构的基团对紫外光或可见光有吸收作用，这样的基团称为生色基团（了解常见的生色基团与助色基团）。 6、处于静电场中的核自旋体系，当其拉莫尔进动频率与作用于该体系的射频场频率相等时，所发生的吸收电磁波的现象称为核磁共振。 7、质谱分析方法是通过对样品离子的质量和强度的测定来进行成分和结构分析的一种方法。 8、X射线可分为两种：白色X射线（连续X射线）和特征X射线（标识X射线）。 9、布拉格方程：2d sinθ=nλ。 二、简述与分析 1、简述高聚物的聚集态结构及其特征。 高聚物聚集态结构可区分为一次结构（或近程结构）、二次结构（或远程结构）、三次结构（或聚集态结构）和高次结构等层次。 一次结构是指大分子的化学组成，均聚或共聚，大分子的相对分子质量，链状分子的形态如直链、支化、交联。此外也包括大分子的立体构型如全同立构、间同立构、无规立构、顺式、反式等的区别。 二次结构是指单个大分子的形态如无规线团、折叠链、螺旋链等。 三次结构是具有不同二次结构的单个大分子聚集在一起形成不同的聚集态结构。例如许多无规线团可以组成线团胶团或交缠结构。 高次结构是指三次结构以及与其他物质构成尺寸更大的结构，如由折叠链形成的片晶构成球晶。 2、高聚物的结构与性能测定方法分别有哪些？ 1）高聚物结构的测定方法 测定链结构的方法有X射线衍射法（大角）、电子衍射法、中心散射法、裂解色图—质谱、紫外吸收光谱、红外吸收光谱、拉曼光谱、微波分光法、核磁共

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

高分子材料的主要物理性能

第四章 高分子材料的主要物理性能 高分子材料与小分子物质相比具有多方面的独特性能，其性能的复杂性源自于其结构 的特殊性和复杂性。联系材料微观结构和宏观性质的桥梁是材料部分子运动的状态。一种结构确定的材料，当分子运动形式确定，其性能也就确定；当改变外部环境使分子运动状态变化，其物理性能也将随之改变。这种从一种分子运动模式到另一种模式的改变，按照热力学的观点称作转变；按照动力学的观点称作松弛。例如天然橡胶在常温下是良好的弹性体，而在低温时（＜-100℃）失去弹性变成玻璃态（转变）。在短时间拉伸，形变可以恢复；而在长时间外力作用下，就会产生永久的残余形变（松弛）。聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA ）在常温下是模量高、硬而脆的固体，当温度高于玻璃化温度（～100℃）后，大分子链运动能力增强而变得如橡胶般柔软；温度进一步升高，分子链重心能发生位移，则变成具有良好可塑性的流体。 本着“结构?分子运动?物理性能”这样一条思维线路，本章有选择地介绍高分子材料的热性能、力学性能、高弹性和粘弹性、溶液性质、流变性质、电学性能等。同时通过介绍结构与性能的关系，帮助我们根据使用环境和要求，有目的地选择、使用、改进和设计高分子材料，设计和改进加工工艺和设备，扩大高分子材料使用围。 第一节 高分子材料的分子运动、力学状态转变及热性能 一、高分子运动的特点 与低分子材料相比，高分子材料的分子热运动主要有以下特点： （一）运动单元和模式的多重性 高分子的结构是多层次、多类型的复杂结构，决定着其分子运动单元和运动模式也是多层次、多类型的，相应的转变和松弛也具有多重性。从运动单元来说，可以分为链节运动、链段运动、侧基运动、支链运动、晶区运动以及整个分子链运动等。从运动方式来说，有键长、键角的变化，有侧基、支链、链节的旋转和摇摆运动，有链段绕主链单键的旋转运动，有链段的跃迁和大分子的蠕动等。 在各种运动单元和模式中，链段的运动最为重要，高分子材料的许多特性均与链段的运动有直接关系。链段运动状态是判断材料处于玻璃态或高弹态的关键结构因素；链段运动既可以引起大分子构象变化，也可以引起分子整链重心位移，使材料发生塑性形变和流动。 （二）分子运动的时间依赖性 在外场作用下，高分子材料从一种平衡状态通过分子运动而转变到另一种平衡状态是需要时间的，这种时间演变过程称作松弛过程，所需时间称松弛时间。例如将一根橡胶条一端固定，另一端施以拉力使其发生一定量变形。保持该形变量不变，但可以测出橡胶条的应力随拉伸时间仍在变化。相当长时间后，应力才趋于稳定，橡胶条达到新的平衡。 设材料在初始平衡态的某物理量（例如形变量、体积、模量、介电系数等）的值为x 0，在外场作用下，到t 时刻该物理量变为x （t ），许多情况下x （t ）与x 0满足如下关系： ()τ /0t e x t x -= （4-1） 公式（4-1）实质上描述了一种松弛过程，式中τ称松弛时间。当t =τ时，()e x x /0=τ，可见松弛时间相当于x 0变化到x 0/e 时所需要的时间。