线性黏弹性

线性粘弹性测量操作方法线性粘弹性是一种将应力和应变之间关系描述为线性的材料特性。

线性粘弹性测量是通过施加外部力并观察材料响应来评估材料的粘弹性能。

以下是线性粘弹性测量的一般操作方法：1. 选择测量设备和样品：选择适当的设备来测量材料的粘弹性。

常用的设备包括动态力学分析仪(DMA)和拉伸试验机。

同时，选择合适的样品形状和尺寸，确保样品符合测量要求。

2. 准备样品：根据测量要求准备样品。

例如，对于DMA，将样品切割成合适的形状和尺寸，然后进行充分的清洗和干燥，确保没有杂质和水分。

3. 设定实验条件：根据材料特性和研究目的，设定合适的实验条件。

这包括应用的载荷大小、频率、温度等。

确保所选的条件能够准确地反映材料的线性粘弹性。

4. 进行动态力学分析：将样品固定在DMA的夹具上，并将夹具放置在测试仪器中。

然后，通过施加正弦波形的载荷，在一定范围内引起样品的形变。

同时，使用感应式位移传感器或扭转轴测量应变，以及使用负荷传感器测量应力。

5. 数据采集和分析：通过数据采集系统记录实时应力和应变。

在测试期间，对于每个应变振荡周期，记录多个数据点以获取准确的应力-应变关系曲线。

然后，使用适当的软件对数据进行处理和分析，例如校正数据、计算应力松弛和应变增量等。

6. 数据解释和结果分析：根据采集的数据和进行的分析，解释材料的粘弹性特性。

这可能包括应力-应变曲线的斜率表示材料的弹性模量，储存模量和损耗模量表示材料的能量储存和耗散能力等。

对于不同频率和温度下的实验结果进行对比和分析。

7. 结果报告和解释：根据分析结果编写实验报告。

包括实验条件、样品属性、测试结果等。

同时，解释所得的结果并进行讨论，与已有数据进行比较，批判性地评估实验的准确性和可靠性。

8. 重复实验和验证：为了提高实验结果的准确性和可重复性，进行多次实验并验证结果。

如果需要，修改实验条件和样品处理方法，确保实验结果的可靠性和稳定性。

总的来说，线性粘弹性测量操作是一个复杂的过程，包括选择适当设备和样品、准备样品、设定实验条件、进行动态力学分析、数据采集和分析、结果解释和报告等步骤。

UMAT线形粘弹性体UMAT其实并不难学，你要把握几点即可：1，必须提供准确的雅可比距阵，程序收敛速度快2，必须用增量法更新应力•must update the stresses and solution-dependent state variables to their values at the end of the increment for which it is called;•must provide the material Jacobian matrix3，与本构方程相关的状态变量必须更新把我分析的子程序过程多读几遍，相关的弹性力学，朔性力学概念弄懂，可能就理解更为清晰！我的目的就是让大家学的轻松！请大家鼓励！三单元体的固体模型(线形粘弹性)下图为虎克体和开尔文体的串联一维方向的应力与应变的行为推广到实体其中PROPS(1)PROPS(2)PROPS(3)PROPS(4)PROPS(5)λμλ~μ~ v~SUBROUTINE UMAT(STRESS,STATEV,DDSDDE,SSE,SPD,SCD, 1 RPL,DDSDDT,DRPLDE,DRPLDT,2 STRAN,DSTRAN,TIME,DTIME,TEMP,DTEMP,PREDEF,DPRED,CMNAME,3 NDI,NSHR,NTENS,NSTATV,PROPS,NPROPS,COORDS,DROT,PNEWDT,4 CELENT,DFGRD0,DFGRD1,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,KSTEP,KINC) CINCLUDE 'ABA_PARAM.INC' CCHARACTER*80 CMNAMEDIMENSION STRESS(NTENS),STATEV(NSTATV), 1 DDSDDE(NTENS,NTENS),2 DDSDDT(NTENS),DRPLDE(NTENS),3 STRAN(NTENS),DSTRAN(NTENS),TIME(2),PREDEF(1),DPRED(1),4 PROPS(NPROPS),COORDS(3),DROT(3,3),DFGRD0(3,3),DFGRD1(3,3) DIMENSION DSTRES(6),D(3,3) CC EVALUATE NEW STRESS TENSOR CEV = 0. DEV = 0. DO K1=1,NDIEV = EV + STRAN(K1) !! 直接应力和xy yy xx vεεεε++=DEV = DEV + DSTRAN(K1) !!直接增量应力和xy yy xx v εεεε∇+∇+∇=∇END DO CTERM1 = .5*DTIME + PROPS(5) !!v t ~2+∇ TERM1I = 1./TERM1 !!v t ~21+∇TERM2 = (.5*DTIME*PROPS(1)+PROPS(3))*TERM1I*DEV !!v v t tελλ∇+∇+∇~222TERM3 = (DTIME*PROPS(2)+2.*PROPS(4))*TERM1I !! v t t ~2~2+∇+∇μμC 更新正应力 DO K1=1,NDIDSTRES(K1) = TERM2+TERM3*DSTRAN(K1) 1 +DTIME*TERM1I*(PROPS(1)*EV2 +2.*PROPS(2)*STRAN(K1)-STRESS(K1))本构方程程序执行：=∇σv vt tελλ∇+∇+∇~222+εμμ∇+∇+∇v t t ~2~2+)*2*(~2σεμελ−++∇∇v v t tSTRESS(K1) = STRESS(K1) + DSTRES(K1)σσσ∇+=+n n 1END DO C 更新剪应力TERM2=v t t ~2~2+∇+∇μμ TERM2 = (.5*DTIME*PROPS(2) + PROPS(4))*TERM1I I1 = NDI DO K1=1,NSHR I1 = I1+1 本构方程程序执行：=∇xyσv t t ~2~2+∇+∇μμ*xy ε∇+t ∇*v t ~21+∇*)(xy xy σμε−DSTRES(I1) = TERM2*DSTRAN(I1)+1 DTIME*TERM1I*(PROPS(2)*STRAN(I1)-STRESS(I1)) STRESS(I1) = STRESS(I1)+DSTRES(I1) END DO C 雅可比距阵开始 C CREATE NEW JACOBIAN C TERM2=v t ~21+∇*)~2~)2((μλμλ+++∇tTERM2 = (DTIME*(.5*PROPS(1)+PROPS(2))+PROPS(3)+ 1 2.*PROPS(4))*TERM1I TERM3 =v t ~21+∇*)~2(λλ+∇tTERM3 = (.5*DTIME*PROPS(1)+PROPS(3))*TERM1IDO K1=1,NTENS DO K2=1,NTENSDDSDDE(K2,K1) = 0. END DO END DO CDO K1=1,NDIDDSDDE(K1,K1) = TERM2 END DO C填充距阵如下位置233323332term term term term term term term term termDO K1=2,NDI N2 = K1–1 DO K2=1,N2DDSDDE(K2,K1) = TERM3 DDSDDE(K1,K2) = TERM3 END DOEND DO TERM2 =v t ~21+∇*)~2(μμ+∇tTERM2 = (.5*DTIME*PROPS(2)+PROPS(4))*TERM1II1 = NDI !!l1=3按新TERM2 填充距阵如下位置222term term termDO K1=1,NSHR 按剪切力运行3次 I1 = I1+1DDSDDE(I1,I1) = TERM2END DO小结：雅可比距阵填充完毕C 关于物质能量的增长C TOTAL CHANGE IN SPECIFIC ENERGY Cεσσ∇∇++=)2(E ETDE = 0. DO K1=1,NTENSTDE = TDE + (STRESS(K1)+.5*DSTRES(K1))*DSTRAN(K1) END DO CC 关于朔性能量的增长C CHANGE IN SPECIFIC ELASTIC STRAIN ENERGY CTERM1 = PROPS(1) + 2.*PROPS(2) !!TERM1=μλ2+ 填充距阵如下位置111term term termDO K1=1,NDI D(K1,K1) = TERM1END DO填充距阵如下位置λλλλλλDO K1=2,NDIN2 = K1-1 DO K2=1,N2D(K1,K2) = PROPS(1) D(K2,K1) = PROPS(1) END DOEND DO直接应力部分分析以下循环，实质为能量变化，力*位移DEE = 0.DO K1=1,NDITERM1 = 0.TERM2 = 0.DO K2=1,NDITERM1 = TERM1 + D(K1,K2)*STRAN(K2)TERM2 = TERM2 + D(K1,K2)*DSTRAN(K2)END DODEE = DEE + (TERM1+.5*TERM2)*DSTRAN(K1)END DO剪切应力部分I1 = NDIDO K1=1,NSHRI1 = I1+1DEE = DEE + PROPS(2)*(STRAN(I1)+.5*DSTRAN(I1))*DSTRAN(I1) END DO最终的DDE为直接应力与剪切应力发生能量改变之和最终能量消散所改变的值SSE,SCDSSE = SSE + DEE !!朔性消散SCD = SCD + TDE – DEE !!徐变消散RETURNEND。

沥青胶浆的线性粘弹性分析摘要：动态剪切流变实验是用于表征沥青混凝土和沥青胶浆的线性粘弹性特性（沥青混凝土的填料粒径小于75?m）。

这项研究着力于利用微观力学以及基于流变学的模型来评估石灰石与消石灰这两种填料对沥青胶浆表现性能的影响。

在多种微观力学模型中，选用最合适的一种来表征沥青胶浆（复合材料）的粘弹性特征。

由于微观力学模型是为弹性材料建立的，那么为了运用这些模型就有必要采用弹性――粘弹性对应原则。

为了解释胶浆中填料的影响，本文也采用了一些最合适的基于流变学原理的模型。

最后选择了nielsen模型，因为这个模型引入了两个流变学参数来解释填料效应：广义爱因斯坦系数和最大填料填充率系数。

在底颗粒体积浓度的的范围内，微观力学模型的预测数据与实验实测数据显示了很好的一致性。

流变模型能成功的预测石灰石填料的刚化效应，当其体积填充率达到25%时。

然而消石灰的刚化效应需要对其表面所存在的大量相互作用有更具体的理解，这是高粘合剂的特性。

ce数据库标题：粘弹性特性；沥青混凝土；微观力学；流变；线性分析。

开场白沥青混合料中填料的重要性已经被anderson和goetz(1973)，harris和stuart(1995)，kavussi和hicks（1997），cooleyetal.（1998）等人研究过。

胶浆的质量，沥青粘合剂与填料的结合度，影影响着沥青混合料的整体力学性能以及稳定性。

由于填料的细度及表面特性，其效果基本上市基于体积填充效果以及填料与沥青之间的相互作用。

后者与材料的物理化学作用有关，这种作用能解释沥青填料系统界面具体的相互作用。

crausetal.(1978)通过对作为填料几何，大小，表面活性的函数的物理化学机制进行的敏感性分析，对不同的胶浆系统的物理化学特性进行了复杂的调查研究。

他们提出物理化学方面的特性与填料沥青界面的吸附强度有关。

他们发现表面活性越高沥青填料界面的粘着力越强，固定沥青的量也会相对增加。

黏弹性流体引言黏弹性流体是一种特殊的流体，具有介于固体和液体之间的性质。

其黏性使其能够流动，而其弹性使其能够恢复形状。

本文将介绍黏弹性流体的基本概念、性质以及在工程和科学领域中的应用。

基本概念黏性和弹性黏弹性流体的特性主要由黏性和弹性两个方面决定。

黏性是指流体抵抗形变和流动的能力，它使得流体能够流动并保持流动状态。

而弹性是指流体在受到应力后能够恢复原来的形状。

黏弹性流体的特殊之处在于其黏性和弹性之间的协调和平衡。

黏弹性流体的分类黏弹性流体可以分为线性黏弹性流体和非线性黏弹性流体两类。

线性黏弹性流体的应力和应变之间的关系具有线性性质，如胶水和某些塑料。

非线性黏弹性流体的应力和应变之间的关系则不是线性的，常见的例子有血液和胶体溶液。

黏弹性流体的性质流变学流变学是研究物质流动和变形行为的学科。

在黏弹性流体中，流变学描述了应力与变形速率之间的关系。

黏弹性流体的应力可以通过应力应变关系来描述，其中应力与应变率呈指数关系。

这种非线性关系表明黏弹性流体在流动过程中不同位置的变形速率不同。

粘度粘度是衡量黏弹性流体黏性的物理量。

它是指流体内部分子间作用力的大小和分子运动的速度之间的关系。

粘度越大，流体越黏稠；粘度越小，流体越稀薄。

黏弹性流体的粘度通常是变化的，随着应变率的增加而减小，这种现象称为剪切变稀。

刚性模量和阻尼比刚性模量是指黏弹性流体承受外力时的刚性程度。

它是流体中分子与分子之间相互作用力的大小。

阻尼比则衡量了流体内部能量耗散的大小。

阻尼比越大，流体的能量耗散越大，其刚性也相对较高。

黏弹性流体的应用工程领域在工程领域，黏弹性流体的应用非常广泛。

比如，黏弹性流体在润滑剂中的应用可以减少机械设备的摩擦和磨损，提高工作效率和寿命。

此外，黏弹性流体在混凝土工程中被用作掺和剂，以改善混凝土的流动性和抗压强度。

医学领域黏弹性流体在医学领域也有重要的应用。

例如，黏弹性流体被用来制造假肢和矫形器，以帮助残疾人恢复运动功能。

第5章聚合物的线性粘弹性前面我们讨论了四种模式来描述高聚物在一定条件下表现出的性状。

线弹性适用于在低于玻璃化温度下的高聚物，非线性弹性适用于高于Tg时的部分交联的高聚物。

在这两种模式的讨论中，线弹性的高聚物的形变是在应力作用时瞬时发生的不随时间而改变；对非线性弹性的橡胶，我们没有考虑其时间依赖性，而是考虑在平衡态时的应变，因而它也不随时间而变。

线性粘性及非线性粘性则适用于高聚物溶液及高聚物熔体。

这四种模式在一定的条件下可应用于高聚物性状的分析。

弹：外力→形变→应力→储存能量→外力撤除→能量释放→形变恢复粘：外力→形变→应力→应力松驰→能量耗散→外力撤除→形变不可恢复理想弹性：服从虎克定律σ＝E·ε应力与应变成正比，即应力只取决于应变。

受外力时平衡应变瞬时达到，除去外力应变立即恢复。

理想粘性：服从牛顿流体定律应力与应变速率成正比，即应力只取决于应变速率。

受外力时应变随时间线形发展，除去外力应变不能恢复。

实质上，在一般情况下，高聚物的性状并不能用以上四种简单模式来表示，首先高聚物在应力作用下，可能同时表现出弹性和粘性；其次高聚物在一般情况下，在恒定应力作用下，应变是随时间而变化的，即应变的时间依赖性(或在应变一定时，应力随时间而变化，即应力的时间依赖性)。

高分子固体的力学行为不服从虎克定律。

当受力时，形变会随时间逐渐发展，因此弹性模量有时间依赖性，而除去外力后，形变是逐渐回复，而且往往残留永久变形(γ∞)，说明在弹性变形中有粘流形变发生。

高分子液体，除了粘度特别大以外，其流动行为往往不服从牛顿定律，即η随γ而变化。

这是由于流动过程中伴随着构象的改变，η不再是常数；而当外力除去时，链分子重新卷曲(解取向)。

因此，高分子液体在流动过程中仍包含有熵弹性形变，即含有可回复的弹性形变。

高分子材料(包括高分子固体，熔体及浓溶液)的力学行为在通常情况下总是或多或少表现为弹性与粘性相结合的特性，而且弹性与粘性的贡献随外力作用的时间而异，这种特性称之为粘弹性。

第10章 粘弹性（固体）材料的本构方程（线性）1．概述a ）基本的典型模型（根据流变学分类法）弹性：没有记忆（与历史无关，没有耗散），可逆的，没有时效，瞬时响应，与加载速率无关。

塑性：有记忆（与历史有关，有耗数），不可逆，没有时效，瞬时响应，与加载速率无关，比拟元件粘性：有记忆，有耗散，不可逆，有时效，比拟元件多数的工程材料，可用上述三者之一，或三者中的某种组合来描述（在一定的条件下）。

b ）粘弹性材料该材料既有粘性，又有弹性。

变形=瞬时效应+随时间而变化的变形（后效变，滞后部分）（弹性）（粘性流动） c ）两种典型的特性试验弹性：E / ,00σεσσ==，若,10=σ 则 F E ==/1ε（柔度）0 ,εσεεE ==0，若 10=ε，则 E =σ（模量）粘弹性：)() ,t E t 00=(=σεσσ （由于)t (ε增加，则)(t E 减小，材料软化）)() ,10t F t =(=εσ蠕变柔量松驰实验：0)()( ,εσεεt E t ==0)() ,10t E t =(=σε 松驰模量线性粘弹性本构方程，用叠加原理。

有三种表述形式：微分算子型，积分型——遗传积分，复数型（本次不介绍）。

2．微分算子型：（a ）两个基本的比拟模型（非其正的材料模型，用于定性的说明） ①Maxwell 模型γγεησεσ == e e E 为元件的本构方程 系统的本构方程：（σ与ε的关系）γγεεεσσσ====e e γγεεεεησεσ +===e e E , , 则： ησσε+=E （接近于粘弹性流体） ② Kelvin （V oigt ）模型元件的本构方程：γγεησεσ == e e E γγεεεσσσ==+=e e系统的本构方程：则：εηεσ +=E （接近于粘弹性固体） （b ）推广到一般情况：定义：0d :d P r pr r p t =∑ 0d :dt Q rpr r q =∑[)][)]P Q t t σε(=(为微分算子型本构方程。