固體聚合物的力學(xué)行為（原書第三版）

目錄
叢書序
譯者序
原書序言
第1章 聚合物結(jié)構(gòu) 1
1.1 化學(xué)組成 1
1.1.1 聚合 1
1.1.2 交聯(lián)與支化 3
1.1.3 平均分子量與分子量分布 4
1.1.4 化學(xué)與空間異構(gòu)以及立構(gòu)規(guī)整性 5
1.1.5 液晶聚合物 7
1.1.6 共混、接枝與共聚物 8
1.2 物理結(jié)構(gòu) 8
1.2.1 旋轉(zhuǎn)異構(gòu) 8
1.2.2 取向與結(jié)晶 10
參考文獻(xiàn) 15
第2章 聚合物的力學(xué)性能：概述 18
2.1 目標(biāo) 18
2.2 力學(xué)行為的不同類型 18
2.3 彈性固體與聚合物的力學(xué)行為 20
2.4 應(yīng)力與應(yīng)變 21
2.4.1 應(yīng)力狀態(tài) 21
2.4.2 應(yīng)變狀態(tài)工程分量 22
2.5 廣義胡克定律 24
參考文獻(xiàn) 27
第3章 橡膠態(tài)下的力學(xué)行為：有限應(yīng)變彈性 28
3.1 應(yīng)變的廣義定義 28
3.1.1 Cauchy-Green應(yīng)變測(cè)量 29
3.1.2 主應(yīng)變 30
3.1.3 應(yīng)變變換 33
3.1.4 基礎(chǔ)應(yīng)變場(chǎng)的例子 34
3.1.5 工程應(yīng)變與廣義應(yīng)變的關(guān)系 37
3.1.6 對(duì)數(shù)應(yīng)變 38
3.2 應(yīng)力張量 39
3.3 應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系式 40
3.4 應(yīng)變能量方程的應(yīng)用 43
3.4.1 熱力學(xué)因素 43
3.4.2 應(yīng)變能方程的形式 46
3.4.3 應(yīng)變不變量 46
3.4.4 不變量方法的應(yīng)用 47
3.4.5 主拉伸方法的應(yīng)用 50
參考文獻(xiàn) 53
第4章 橡膠態(tài)聚合物彈性 55
4.1 橡膠態(tài)聚合物的常見力學(xué)行為 55
4.2 變形熱動(dòng)力學(xué) 56
4.2.1 熱彈性逆轉(zhuǎn)效應(yīng) 57
4.3 統(tǒng)計(jì)理論 58
4.3.1 簡(jiǎn)化假設(shè) 59
4.3.2 交聯(lián)點(diǎn)之間的平均分子長(zhǎng)度 59
4.3.3 一條單鏈的熵 60
4.3.4 分子網(wǎng)絡(luò)的彈性 62
4.4 簡(jiǎn)單分子理論修正 65
4.4.1 幻影網(wǎng)絡(luò)模型 65
4.4.2 約束連接模型 65
4.4.3 滑動(dòng)連接模型 66
4.4.4 反Langevin近似 67
4.4.5 構(gòu)象衰竭模型 71
4.4.6 應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶效應(yīng) 72
4.5 內(nèi)能對(duì)橡膠彈性的貢獻(xiàn) 73
4.6 結(jié)論 75
參考文獻(xiàn) 75
第5章 線性黏彈性行為 79
5.1 黏彈性現(xiàn)象 79
5.1.1 線性黏彈性行為 79
5.1.2 蠕變 81
5.1.3 應(yīng)力松弛 83
5.2 線性黏彈性的數(shù)學(xué)表達(dá)式 84
5.2.1 Boltzmann疊加原理 84
5.2.2 應(yīng)力松弛模量 87
5.2.3 蠕變與應(yīng)力松弛的形式關(guān)系 88
5.2.4 力學(xué)模型，松弛與遲滯時(shí)間譜 88
5.2.5 Kelvin或Voigt模型 89
5.2.6 Maxwell模型 90
5.2.7 標(biāo)準(zhǔn)線性固體模型 92
5.2.8 松弛時(shí)間譜與遲滯時(shí)間譜 92
5.3 動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)量：復(fù)合模量與復(fù)合柔度 94
5.3.1 G1、G2等參量對(duì)頻率的函數(shù)試驗(yàn)曲線 96
5.4 復(fù)合模量與應(yīng)力松弛模量之間的關(guān)系 99
5.4.1 應(yīng)力松弛模量和復(fù)合模量的正式表達(dá)式 101
5.4.2 蠕變?nèi)岫群蛷?fù)合柔度的正式表達(dá)式 102
5.4.3 線性黏彈性的正式表達(dá)式 103
5.5 松弛強(qiáng)度 104
參考文獻(xiàn) 106
第6章 黏彈性行為測(cè)量 107
6.1 蠕變與應(yīng)力松弛 107
6.1.1 蠕變調(diào)節(jié) 108
6.1.2 試樣表征 108
6.1.3 試驗(yàn)的預(yù)防措施 108
6.2 動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)量 111
6.2.1 扭擺試驗(yàn) 111
6.2.2 強(qiáng)迫振動(dòng)法 113
6.2.3 動(dòng)態(tài)力學(xué)熱分析（DMTA） 113
6.3 波傳播法 115
6.3.1 千赫茲頻率范圍 115
6.3.2 兆赫茲頻率范圍：超聲方法 116
6.3.3 特超聲頻范圍：布里淵光譜法 117
參考文獻(xiàn) 118
第7章 線性黏彈性行為與頻率及時(shí)間關(guān)系方程的試驗(yàn)研究：時(shí)溫等效 121
7.1 總體介紹 121
7.1.1 無(wú)定形聚合物 121
7.1.2 黏彈性行為的溫度依賴性 123
7.1.3 結(jié)晶與夾雜 124
7.2 時(shí)溫等效與疊加 127
7.3 過(guò)渡態(tài)理論 129
7.3.1 位置模型理論 130
7.4 無(wú)定形聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變黏彈性行為的時(shí)溫等效方法與Williams、Landel與Ferry （WLF）方程 133
7.4.1 Williams、Landel與Ferry公式，自由體積理論和其他相關(guān)理論 138
7.4.2 Cohen與Turnbull自由體積理論 139
7.4.3 Adam與Gibbs統(tǒng)計(jì)熱動(dòng)力學(xué)理論 139
7.4.4 對(duì)于自由體積理論的異議 140
7.5 基于獨(dú)立柔性鏈運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)正波理論 140
7.6 高纏結(jié)度聚合物動(dòng)力學(xué) 145
參考文獻(xiàn) 148
第8章 各向異性力學(xué)行為 151
8.1 各向異性力學(xué)行為介紹 151
8.2 聚合物的力學(xué)各向異性 152
8.2.1 具有纖維對(duì)稱性試樣的彈性常數(shù) 152
8.2.2 具有斜方晶對(duì)稱結(jié)構(gòu)試樣的彈性常數(shù) 153
8.3 彈性常數(shù)的測(cè)量 154
8.3.1 薄膜或片材的測(cè)量 154
8.3.2 纖維與單絲的測(cè)量 163
8.4 取向聚合物力學(xué)各向異性的試驗(yàn)研究 168
8.4.1 低密度聚乙烯薄片 168
8.4.2 室溫下的細(xì)絲測(cè)量 170
8.5 力學(xué)各向異性闡述：總則 174
8.5.1 彈性常數(shù)的理論計(jì)算 174
8.5.2 取向與形態(tài) 179
8.6 各向異性力學(xué)行為的試驗(yàn)研究及其解釋 179
8.6.1 聚集態(tài)模型和力學(xué)各向異性 180
8.6.2 取向聚合物與各向同性聚合物彈性常數(shù)之間的關(guān)系：聚集態(tài)模型 180
8.6.3 力學(xué)各向異性隨分子取向的演變 183
8.6.4 聲速 187
8.6.5 無(wú)定形聚合物 189
8.6.6 具有斜方晶對(duì)稱結(jié)構(gòu)的定向PET薄片 190
8.7 伸直鏈聚乙烯和液晶聚合物的聚集態(tài)模型 192
8.8 拉脹材料：負(fù)泊松比 196
參考文獻(xiàn) 199
第9章 聚合物基復(fù)合材料：宏觀與微觀 208
9.1 復(fù)合材料：概述 208
9.2 聚合物復(fù)合材料的力學(xué)各向異性 209
9.2.1 薄片結(jié)構(gòu)的力學(xué)各向異性 209
9.2.2 高取向纖維復(fù)合材料的彈性常數(shù) 211
9.2.3 單軸規(guī)整排列纖維復(fù)合材料的力學(xué)各向異性與強(qiáng)度 213
9.3 短纖維復(fù)合材料 214
9.3.1 纖維長(zhǎng)度影響：剪切滯后理論 214
9.3.2 脫黏與拉出 216
9.3.3 部分取向纖維復(fù)合材料 216
9.4 納米復(fù)合材料 218
9.5 半結(jié)晶聚合物的Takayanagi模型 222
9.5.1 簡(jiǎn)單Takayanagi模型 222
9.5.2 分散相的Takayanagi模型 224
9.5.3 具有單晶織構(gòu)的模型聚合物 225
9.6 超高模量聚乙烯 229
9.6.1 結(jié)晶纖絲模型 231
9.6.2 結(jié)晶橋鍵模型 232
9.7 結(jié)論 234
參考文獻(xiàn) 235
第10章 松弛轉(zhuǎn)變：試驗(yàn)行為與分子學(xué)解釋 240
10.1 無(wú)定形聚合物：引言 240
10.2 無(wú)定形聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的影響因素 241
10.2.1 化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響 241
10.2.2 分子量與交聯(lián)的影響 244
10.2.3 共混、接枝與共聚 244
10.2.4 增塑劑的作用 246
10.3 結(jié)晶聚合物的松弛轉(zhuǎn)變 247
10.3.1 概述 247
10.3.2 低結(jié)晶度聚合物的松弛行為 248
10.3.3 聚乙烯的松弛過(guò)程 250
10.3.4 液晶聚合物中的松弛過(guò)程 256
10.4 結(jié)論 260
參考文獻(xiàn) 260
第11章 非線性黏彈性行為 264
11.1 工程方法 265
11.1.1 同步應(yīng)力應(yīng)變曲線 265
11.1.2 冪律方法 267
11.2 流變學(xué)方法 268
11.2.1 非線性黏彈性理論的歷史進(jìn)展 268
11.2.2 線性理論的修正——微分模型 272
11.2.3 線性理論的修正——積分模型 279
11.2.4 更復(fù)雜的單重積分表達(dá)式 281
11.2.5 單重積分模型對(duì)比 284
11.3 蠕變和應(yīng)力松弛作為熱活化過(guò)程 284
11.3.1 Eyring方程 284
11.3.2 Eyring方程在蠕變行為中的應(yīng)用 286
11.3.3 Eyring方程在應(yīng)力松弛行為中的應(yīng)用 289
11.3.4 Eyring方程在屈服行為研究中的應(yīng)用 290
11.4 多軸形變：三維非線性黏彈性 291
參考文獻(xiàn) 293
第12章 聚合物的屈服與失穩(wěn)行為 297
12.1 關(guān)于拉伸試驗(yàn)中載荷伸長(zhǎng)率曲線的討論 298
12.1.1 頸縮與極限應(yīng)力 299
12.1.2 頸縮與冷拉：現(xiàn)象學(xué)討論 301
12.1.3 Considère表達(dá)式的應(yīng)用 303
12.1.4 屈服應(yīng)力的定義 304
12.2 理想塑性行為 304
12.2.1 屈服準(zhǔn)則：概述 304
12.2.2 Tresca屈服準(zhǔn)則 305
12.2.3 Coulomb屈服準(zhǔn)則 305
12.2.4 von Mises屈服準(zhǔn)則 306
12.2.5 Tresca、von Mises與Coulomb屈服準(zhǔn)則的幾何表達(dá) 308
12.2.6 復(fù)合應(yīng)力態(tài) 309
12.2.7 各向異性材料的屈服準(zhǔn)則 310
12.2.8 塑性勢(shì) 312
12.3 對(duì)屈服過(guò)程的認(rèn)識(shí)發(fā)展歷程 313
12.3.1 絕熱加熱 313
12.3.2 等溫屈服過(guò)程：載荷變小的原因 314
12.4 聚合物材料中屈服行為的試驗(yàn)證明 316
12.4.1 Coulomb屈服準(zhǔn)則在屈服行為研究中的應(yīng)用 316
12.4.2 靜水壓力對(duì)于屈服行為影響的直接證據(jù) 317
12.5 屈服行為的分子學(xué)解釋 320
12.5.1 屈服作為活化率過(guò)程 320
12.5.2 與位錯(cuò)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相關(guān)的屈服行為 328
12.6 冷拉，應(yīng)變硬化與真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線 336
12.6.1 概述 336
12.6.2 冷拉和自然拉伸比 336
12.6.3 真實(shí)應(yīng)力真實(shí)應(yīng)變曲線以及網(wǎng)絡(luò)拉伸比的概念 338
12.6.4 應(yīng)變硬化與應(yīng)變速率敏感性 340
12.6.5 加工流動(dòng)應(yīng)力方法 341
12.6.6 頸縮剖面圖 342
12.6.7 結(jié)晶聚合物 343
12.7 剪切帶 343
12.8 黏彈性模擬背后的物理要素 346
12.8.1 Bauschinger效應(yīng) 347
12.9 形狀記憶性聚合物 34