固體聚合物的力學行為（原書第三版）

目錄
叢書序
譯者序
原書序言
第1章 聚合物結構 1
1.1 化學組成 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 化學與空間異構以及立構規(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 物理結構 8
1.2.1 旋轉異構 8
1.2.2 取向與結晶 10
參考文獻 15
第2章 聚合物的力學性能：概述 18
2.1 目標 18
2.2 力學行為的不同類型 18
2.3 彈性固體與聚合物的力學行為 20
2.4 應力與應變 21
2.4.1 應力狀態(tài) 21
2.4.2 應變狀態(tài)工程分量 22
2.5 廣義胡克定律 24
參考文獻 27
第3章 橡膠態(tài)下的力學行為：有限應變彈性 28
3.1 應變的廣義定義 28
3.1.1 Cauchy-Green應變測量 29
3.1.2 主應變 30
3.1.3 應變變換 33
3.1.4 基礎應變場的例子 34
3.1.5 工程應變與廣義應變的關系 37
3.1.6 對數(shù)應變 38
3.2 應力張量 39
3.3 應力應變關系式 40
3.4 應變能量方程的應用 43
3.4.1 熱力學因素 43
3.4.2 應變能方程的形式 46
3.4.3 應變不變量 46
3.4.4 不變量方法的應用 47
3.4.5 主拉伸方法的應用 50
參考文獻 53
第4章 橡膠態(tài)聚合物彈性 55
4.1 橡膠態(tài)聚合物的常見力學行為 55
4.2 變形熱動力學 56
4.2.1 熱彈性逆轉效應 57
4.3 統(tǒng)計理論 58
4.3.1 簡化假設 59
4.3.2 交聯(lián)點之間的平均分子長度 59
4.3.3 一條單鏈的熵 60
4.3.4 分子網絡的彈性 62
4.4 簡單分子理論修正 65
4.4.1 幻影網絡模型 65
4.4.2 約束連接模型 65
4.4.3 滑動連接模型 66
4.4.4 反Langevin近似 67
4.4.5 構象衰竭模型 71
4.4.6 應變誘導結晶效應 72
4.5 內能對橡膠彈性的貢獻 73
4.6 結論 75
參考文獻 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 應力松弛 83
5.2 線性黏彈性的數(shù)學表達式 84
5.2.1 Boltzmann疊加原理 84
5.2.2 應力松弛模量 87
5.2.3 蠕變與應力松弛的形式關系 88
5.2.4 力學模型，松弛與遲滯時間譜 88
5.2.5 Kelvin或Voigt模型 89
5.2.6 Maxwell模型 90
5.2.7 標準線性固體模型 92
5.2.8 松弛時間譜與遲滯時間譜 92
5.3 動態(tài)力學測量：復合模量與復合柔度 94
5.3.1 G1、G2等參量對頻率的函數(shù)試驗曲線 96
5.4 復合模量與應力松弛模量之間的關系 99
5.4.1 應力松弛模量和復合模量的正式表達式 101
5.4.2 蠕變柔度和復合柔度的正式表達式 102
5.4.3 線性黏彈性的正式表達式 103
5.5 松弛強度 104
參考文獻 106
第6章 黏彈性行為測量 107
6.1 蠕變與應力松弛 107
6.1.1 蠕變調節(jié) 108
6.1.2 試樣表征 108
6.1.3 試驗的預防措施 108
6.2 動態(tài)力學測量 111
6.2.1 扭擺試驗 111
6.2.2 強迫振動法 113
6.2.3 動態(tài)力學熱分析（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 118
第7章 線性黏彈性行為與頻率及時間關系方程的試驗研究：時溫等效 121
7.1 總體介紹 121
7.1.1 無定形聚合物 121
7.1.2 黏彈性行為的溫度依賴性 123
7.1.3 結晶與夾雜 124
7.2 時溫等效與疊加 127
7.3 過渡態(tài)理論 129
7.3.1 位置模型理論 130
7.4 無定形聚合物玻璃化轉變黏彈性行為的時溫等效方法與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)計熱動力學理論 139
7.4.4 對于自由體積理論的異議 140
7.5 基于獨立柔性鏈運動的簡正波理論 140
7.6 高纏結度聚合物動力學 145
參考文獻 148
第8章 各向異性力學行為 151
8.1 各向異性力學行為介紹 151
8.2 聚合物的力學各向異性 152
8.2.1 具有纖維對稱性試樣的彈性常數(shù) 152
8.2.2 具有斜方晶對稱結構試樣的彈性常數(shù) 153
8.3 彈性常數(shù)的測量 154
8.3.1 薄膜或片材的測量 154
8.3.2 纖維與單絲的測量 163
8.4 取向聚合物力學各向異性的試驗研究 168
8.4.1 低密度聚乙烯薄片 168
8.4.2 室溫下的細絲測量 170
8.5 力學各向異性闡述：總則 174
8.5.1 彈性常數(shù)的理論計算 174
8.5.2 取向與形態(tài) 179
8.6 各向異性力學行為的試驗研究及其解釋 179
8.6.1 聚集態(tài)模型和力學各向異性 180
8.6.2 取向聚合物與各向同性聚合物彈性常數(shù)之間的關系：聚集態(tài)模型 180
8.6.3 力學各向異性隨分子取向的演變 183
8.6.4 聲速 187
8.6.5 無定形聚合物 189
8.6.6 具有斜方晶對稱結構的定向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：負泊松比 196
參考文獻 199
第9章 聚合物基復合材料：宏觀與微觀 208
9.1 復合材料：概述 208
9.2 聚合物復合材料的力學各向異性 209
9.2.1 薄片結構的力學各向異性 209
9.2.2 高取向纖維復合材料的彈性常數(shù) 211
9.2.3 單軸規(guī)整排列纖維復合材料的力學各向異性與強度 213
9.3 短纖維復合材料 214
9.3.1 纖維長度影響：剪切滯后理論 214
9.3.2 脫黏與拉出 216
9.3.3 部分取向纖維復合材料 216
9.4 納米復合材料 218
9.5 半結晶聚合物的Takayanagi模型 222
9.5.1 簡單Takayanagi模型 222
9.5.2 分散相的Takayanagi模型 224
9.5.3 具有單晶織構的模型聚合物 225
9.6 超高模量聚乙烯 229
9.6.1 結晶纖絲模型 231
9.6.2 結晶橋鍵模型 232
9.7 結論 234
參考文獻 235
第10章 松弛轉變：試驗行為與分子學解釋 240
10.1 無定形聚合物：引言 240
10.2 無定形聚合物玻璃化轉變溫度的影響因素 241
10.2.1 化學結構的影響 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 結晶聚合物的松弛轉變 247
10.3.1 概述 247
10.3.2 低結晶度聚合物的松弛行為 248
10.3.3 聚乙烯的松弛過程 250
10.3.4 液晶聚合物中的松弛過程 256
10.4 結論 260
參考文獻 260
第11章 非線性黏彈性行為 264
11.1 工程方法 265
11.1.1 同步應力應變曲線 265
11.1.2 冪律方法 267
11.2 流變學方法 268
11.2.1 非線性黏彈性理論的歷史進展 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 更復雜的單重積分表達式 281
11.2.5 單重積分模型對比 284
11.3 蠕變和應力松弛作為熱活化過程 284
11.3.1 Eyring方程 284
11.3.2 Eyring方程在蠕變行為中的應用 286
11.3.3 Eyring方程在應力松弛行為中的應用 289
11.3.4 Eyring方程在屈服行為研究中的應用 290
11.4 多軸形變：三維非線性黏彈性 291
參考文獻 293
第12章 聚合物的屈服與失穩(wěn)行為 297
12.1 關于拉伸試驗中載荷伸長率曲線的討論 298
12.1.1 頸縮與極限應力 299
12.1.2 頸縮與冷拉：現(xiàn)象學討論 301
12.1.3 Considère表達式的應用 303
12.1.4 屈服應力的定義 304
12.2 理想塑性行為 304
12.2.1 屈服準則：概述 304
12.2.2 Tresca屈服準則 305
12.2.3 Coulomb屈服準則 305
12.2.4 von Mises屈服準則 306
12.2.5 Tresca、von Mises與Coulomb屈服準則的幾何表達 308
12.2.6 復合應力態(tài) 309
12.2.7 各向異性材料的屈服準則 310
12.2.8 塑性勢 312
12.3 對屈服過程的認識發(fā)展歷程 313
12.3.1 絕熱加熱 313
12.3.2 等溫屈服過程：載荷變小的原因 314
12.4 聚合物材料中屈服行為的試驗證明 316
12.4.1 Coulomb屈服準則在屈服行為研究中的應用 316
12.4.2 靜水壓力對于屈服行為影響的直接證據(jù) 317
12.5 屈服行為的分子學解釋 320
12.5.1 屈服作為活化率過程 320
12.5.2 與位錯或旋轉運動相關的屈服行為 328
12.6 冷拉，應變硬化與真實應力應變曲線 336
12.6.1 概述 336
12.6.2 冷拉和自然拉伸比 336
12.6.3 真實應力真實應變曲線以及網絡拉伸比的概念 338
12.6.4 應變硬化與應變速率敏感性 340
12.6.5 加工流動應力方法 341
12.6.6 頸縮剖面圖 342
12.6.7 結晶聚合物 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 347
12.9 形狀記憶性聚合物 34