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第八章材料的滞弹性与内耗
§1 材料的滞弹性
一滞弹性的定义
1 理想弹性:在振动条件下,应力和应变之间的关系完全遵从胡克定律,应力与应变随时保持同相位。
理想粘弹性:粘性服从牛顿定律,应力与应变速率成正比。聚合物的粘弹性是严重发展的滞弹性。
滞弹性:是指在弹性范围内出现的非弹性现象。应变不仅与应力有关,而且与时间有关。
二滞弹性的力学模型
1 弹性及粘性元件模型:
2 滞弹性的力学模型:
标准线性固体力学模型
三滞弹性的表现形式
1 滞弹性表现形式的分类:
大应力(10 MPa以上)和低频应力条件下:即静态应用条件下,滞弹性表现为弹性后效、弹性滞后、弹性模量随时间延长而降低以及应力松弛等四方面。
小应力(1MPa以下)和高频应力条件下:即动态应用时,滞弹性表现为应力循环中外界能量的损耗,有内耗、振幅对数衰减等。
2 弹性后效
3 应力弛豫
应变保持恒定的条件下,应力随时间延长而减小。(应力松弛)
弛豫模量
高温条件下,应力弛豫更显著
4 模量亏损
恒应力条件下,弹性模量
(1)单向快速加、卸载时,应变弛豫来不及产生,此时弹性模量为
(2)单向缓慢加、卸载,应变来得及充分进行,此时, MR为完全弛豫性模量,也为恒温弹性模量。
(3)实际测量时,加载速度介于上两者之间,弹性模量大小介于Mu与 MR之间。称为动力弹性模量
§2 内耗
一内耗概述
1 内耗定义:一自由振动的固体,即使与外界完全隔离(如处于真空环境),它的机械能也会转化成热能,从而使振动逐渐停止;如果是强迫振动,则外界必须不断供给固体能量,才能维持振动。这种由于固体内部原因而使机械能消耗的现象称为内耗或阻尼。内耗变化的最大值称为内耗峰。
文献中的同义语:
Internal Friction;
内摩擦;
工程应用中:阻尼本领(Damping Capacity)
高频振动中:超声衰减(Ultrasonic Attenuation)