leonov模型整理以及填充聚合物
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dyna高分子聚合物材料本构模型
dyna高分子聚合物材料本构模型是一种用于描述这类材料力学性质的数学模型。
本构模型的目的是通过数学形式化描述材料的应力-应
变行为,从而能够预测其在不同外界加载条件下的力学响应。
在dyna高分子聚合物材料中,通常采用弹性本构模型来描述其
力学性质。
弹性本构模型假设材料在外界加载后,能够在加载结束后
完全恢复其初始形态,且应力-应变关系是线性的。
这意味着材料的应
力是其应变的线性函数,并且与加载的时间无关。
dyna高分子聚合物材料的弹性本构模型可以用应力-应变关系的
张量表示。
其中的张量元素表示在某一方向上的应力与应变之间的关系。
根据材料的各向同性性质,张量的元素可以简化为标量形式。
弹性本构模型还可以进一步拓展,以考虑非线性效应,如应力松弛、刚度变化等。
这些非线性本构模型通常通过材料实验数据来确定,并使用合适的数学函数来刻画材料的非线性行为。
总之,dyna高分子聚合物材料本构模型是一种数学模型,用于描述这类材料的力学性质。
它通过数学形式化描述材料的应力-应变行为,并能够预测其在外界加载条件下的力学响应。
了解这些本构模型可以
帮助研究人员更好地理解和设计dyna高分子聚合物材料的力学性能。
聚合物基复合材料的微观结构及力学性能分析随着材料科学的不断发展,聚合物基复合材料已经成为了重要的研究热点之一。
聚合物基复合材料由多种不同的材料组成,具有优良的力学性能、化学稳定性和热性能等特点。
本文将从微观结构和力学性能两个角度对聚合物基复合材料进行分析。
一、微观结构分析聚合物基复合材料由基体和增强相组成,基体通常是聚合物,增强相则是纤维、颗粒或板片等。
增强相能够增强复合材料的强度和刚度,而基体则能够提高复合材料的耐久性和韧性。
以下将从基体和增强相两个方面对聚合物基复合材料的微观结构进行分析。
1. 基体的微观结构聚合物基复合材料的基体通常由热塑性或热固性聚合物组成。
热塑性聚合物通常具有线性结构,而热固性聚合物则具有三维交联结构。
热塑性聚合物的分子量较低,易于加工,但强度和刚度相对较低;而热固性聚合物则分子量较高,强度和刚度较高,但加工难度较大。
除了基体的组成外,其结构也对复合材料的性能产生影响。
在热塑性聚合物中,分子链通常是线性排列的,因此力学性能较为均匀。
而在热固性聚合物中,由于交联结构的存在,材料的硬度和脆性会增加。
2. 增强相的微观结构增强相通常分为无定形颗粒、颗粒状颗料、难以转移的填料、不规则形状纤维、连续纤维、网状纤维和薄板等。
这些增强相在复合材料中起到了增强作用,其中连续纤维的强化效果最明显,其次是无定形颗粒。
纤维增强复合材料的微观结构通常为纤维束,纤维之间的结合力对材料的力学性质产生了很大的影响。
纤维和基体之间的结合力必须足够强才能提高材料的强度和刚度。
二、力学性能分析聚合物基复合材料具有优异的力学性能,包括强度、刚度、韧性和疲劳寿命等。
以下将从强度、刚度和韧性三个方面对其力学性能进行分析。
1. 强度分析聚合物基复合材料的强度受到基体和增强相的影响。
纤维增强复合材料的强度一般比颗粒增强材料高,而且强度随着纤维长度的增加而增加。
此外,复合材料中纤维的质量分数也会对其强度产生影响,一般来说,纤维含量越高,复合材料的强度越大。
不同维数碳填料填充聚乙烯纳米复合材料流变特性和力学性能的相关性采用纳米填料填充聚合物是改善高分子材料加工和使用性能,扩大其应用范围的有效手段,聚合物纳米复合材料已成为高分子研究领域中最为活跃的方向之一。
碳填料的加入不仅能够起到增韧和增强的作用,而且能够显著提高基体的导电性能。
然而纳米填料的种类、维数、添加量、表面改性方法以及聚合物基体的种类、分子量等均会对纳米复合材料的性能产生明显的影响,纳米复合材料最优配方往往需要通过大量的正交实验来确定。
因此,如何通过一种简便的方法来快速确定纳米复合材料的最优配方是值得关注的重要问题。
本课题通过熔融共混的方法制备了HDPE/CB、LLDPE/MWCNT、HDPE/MWCNT三种聚乙烯纳米复合材料,考察了填料的维数、用量以及增容剂的种类、用量对聚乙烯纳米复合材料的流变特性、力学性能、电学性能和形态结构的影响。
通过寻找聚乙烯纳米复合材料特征黏弹参数-关键力学参数之间的对应关系,建立纳米复合材料流变特性和力学性能的关联。
从而利用流变测试周期短、样品用量少的特点,来快速确定聚乙烯纳米复合材料的最优配方,研究结果如下:(1)HDPE/CB纳米复合材料、含有5%HDPE-g-MAH 增容剂的HDPE/CB纳米复合材料和含有10%HDPE-g-MAH增容剂的HDPE/CB纳米复合材料分别在CB含量10.8、9.6、和9.4 wt%出现凝胶点。
凝胶点对应纳米复合材料的缺口冲击强度约为纯HDPE的一半,体积电阻率降低10个数量级左右,凝胶点位于导电逾渗区。
零维纳米填料CB填充HDPE纳米复合材料的流变特性和力学性能没有相关性。
(2)LLDPE/MWCNT纳米复合材料和含有5%LLDPE-g-MAH增容剂的LLDPE/MWCNT纳米复合材料分别在MWCNT含量1.83和1.97 wt%出现凝胶点。
凝胶点对应的纳米复合材料缺口冲击强度达到最大值48.03 kJ/m~2和47.41kJ/m~2,体积电阻率分别降低8和5个数量级,凝胶点位于导电逾渗区。
第4章聚合物的结构为什么学习聚合物的结构相对大量的化学和结构特性影响聚合物材料的性质和行为。
其中一些影响如下:1.半结晶聚合物的结晶度对密度、力学强度和延展性的影响(4.11和8.18节)。
2.交联度对橡胶类材料的刚度的影响。
学习重点:仔细学过这一章后,你应当掌握以下内容:1.根据聚合物的链结构描述典型的聚合物分子,并且知道如何从基元的重复构成聚合物分子。
2.画出聚乙烯、聚氯乙稀、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚酯分子的单体结构。
3.计算数均分子量和质均分子量,已知某聚合物的数均和质均聚合度。
4.命名和简要描述:(a)四种基本类型的聚合物分子结构;(b)三种类型的立体异构;(c)两种类型的几何异构;(d)四种类型的共聚物。
5.说明热塑性和热固性聚合物的分子结构和性能上的差异。
6.简要描述聚合物中的结晶态。
7.简要描述/画出半结晶聚合物的球状结晶。
4.1引言天然产的聚合物——那些从植物和动物身上提取的物质,已经被人类使用了许多个世纪;这些材料包括木材、橡胶、棉花、羊毛、皮革和丝绸。
其它天然聚合物如蛋白质、酶、淀粉和纤维素在植物和动物的生物学和生理学上是很重要的。
现代科学研究手段已经能够测定这类材料的分子结构、以及从小的有机分子合成和开发出许多新的聚合物材料。
我们现在使用的许多塑料、橡胶和纤维是人工合成的聚合物材料。
事实上,从二战结束以来,由于人工合成聚合物的出现,材料世界发生了革命性的变化。
这些合成材料生产成本低,性能优于它们的天然同类产品。
在一些过去使用金属和木材的场合,现在已经被性能更好更便宜的塑料所取代。
正如金属和陶瓷材料,聚合物的性质与材料的结构和组成有关。
本章将探讨聚合物材料的分子和晶体结构;第8章将讨论聚合物结构和力学性质间的关系。
4.2碳氢分子因为大多数聚合物是有机物,这里我们简要叙述有关它们的分子结构的一些基本概念。
首先,许多有机材料是碳氢化合物,即它们是由碳和氢元素构成的。
其次高分子材料分子内的键是共价键。
dyna高分子聚合物材料本构模型1. 引言在材料科学领域,高分子聚合物材料是一类重要的材料,广泛应用于塑料、纤维、橡胶等领域。
为了能够准确地描述和预测高分子聚合物材料的力学行为,需要建立适合的本构模型。
本文将介绍dyna高分子聚合物材料本构模型的基本原理、应用以及发展趋势。
2. dyna高分子聚合物材料本构模型的基本原理dyna高分子聚合物材料本构模型是一种力学模型,用于描述高分子聚合物材料的应力-应变关系。
其基本原理是根据高分子聚合物的宏观行为推导出描述其微观结构的方程,并通过实验数据的拟合来确定模型参数。
dyna高分子聚合物材料本构模型通常基于弹性力学、粘弹性力学或粘塑性力学的原理,考虑了高分子聚合物的线性和非线性行为。
其中,线性本构模型假设高分子聚合物在小应变范围内呈现线性弹性行为,常用的模型包括Maxwell模型和Kelvin模型;非线性本构模型考虑了高分子聚合物的非线性行为,常用的模型包括FENE模型和Arruda-Boyce模型。
3. dyna高分子聚合物材料本构模型的应用dyna高分子聚合物材料本构模型在工程实践中具有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域:3.1 塑料制品设计在塑料制品设计中,dyna高分子聚合物材料本构模型可以用于预测塑料制品在受力时的变形和破坏行为,从而指导产品的设计和优化。
通过模型的应用,可以选择合适的材料、确定合理的几何形状,以及优化制造工艺,提高产品的性能和可靠性。
3.2 纤维复合材料分析纤维复合材料是一种由纤维增强剂和基体材料组成的复合材料。
dyna高分子聚合物材料本构模型可以用于描述纤维复合材料的力学行为,包括弹性模量、屈服强度、断裂韧性等。
这对于纤维复合材料的设计、优化和性能评估非常重要。
3.3 橡胶材料模拟橡胶是一种具有高度可变形性和可逆性的材料,其力学行为常常呈现非线性和时变性。
dyna高分子聚合物材料本构模型可以用于模拟橡胶材料的各种行为,如拉伸、压缩、剪切等。
玻纤填充聚合物用于增材制造
杨萍
【期刊名称】《玻璃钢》
【年(卷),期】2014(000)003
【摘要】法国里昂聚酰胺专家Solvay工程塑料公司推出一种新型40%玻纤填充的Sinterline聚酰胺6粉末,专为选择性激光烧结工艺(SLS)而设计,用于汽车发动机舱部件、电子电气和消费品等领域。
Sinterline采用与Solvay既有产品Technyl聚酰胺相同的树脂化学工艺,赋予原型部件多功能特性,填补可视化原型和注射成型聚酰胺6或聚酰胺66部件之间的差距。
【总页数】1页(P36-36)
【作者】杨萍
【作者单位】不详
【正文语种】中文
【中图分类】TQ327.11
【相关文献】
1.增材制造中复杂区域的分割填充扫描算法
2.适用于玻纤滤材的溶胶涂料
3.电弧熔丝增材制造复合填充路径规划算法
4.增材制造用PLA/连续碳纤复合材料力学性能
5.增材制造高性能聚合物及其应用研究进展
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Leonov模型以及填充聚合物的粘弹性整理
--主要基于《填充聚合物的熔体流变学》
By TL
概述:颗粒填充聚合物( 包括聚合物纳米复合材料) 熔体通常表现出模量升高、频率依赖性的改变以及高含量填充体系的屈服行为等与单纯聚合物明显不同的流变行为, 并且这些流变特性还会受到填料含量、形状尺寸以及颗粒-聚合物之间相互作用等诸多因素的影响。
并且作者在文中提出了可以借助建立Leonov模型来帮助实现填充聚合物粘弹性的计算。
一/填充聚合物的流变特性
1.1填料形状
就填充聚合物而言, 颗粒不仅增加了体系的粘度, 也影响其流变行为的剪切速率依赖性, 而且,这种影响对于片状颗粒表现得尤为明显。
1.2浓度和尺寸
根据文献结果,人们通常可以观察到填充体系的复合粘度、储存模量和损耗模量随填料含量增加会升高几个数量级( 尤其是低频区), 且在高浓度时会更多地表现出似固体行为,对频率显示出一定的独立性。
另一方面,随着填料尺寸的减小,影响材料对于外部力场响应的因素发生改变,逐渐由流体力学相互作用转向颗粒间的相互作用起决定作用,这使得随着颗粒尺寸减小,颗粒间相互作用增强,颗粒填充体系的粘度也随之增大。
1.3颗粒与基体之间的相互作用
填料表面处理通常能够改善填料与基体之间的界面粘结,从而使得填料粒子能够很好地分散在基体树脂中, 避免颗粒的聚集。
它对于填充聚合物熔体流变行为的影响主要取决于填料表面与基体树脂之间相互作用的类型和表面处理的方法,而且常可以观察到两种相反的趋势,即用偶联剂处理后的填充粒料在一些情况下使得填充体系的粘度下降, 而另外一些情况下却造成体系粘度的升高
二/填充聚合物流变行为的粘弹机理
对于颗粒填充聚合物而言,颗粒间相互作用的产生主要来自静电斥力、范德华引力、粘弹性流体力学力和布朗作用力。
当填充粒子的粒径足够大时,颗粒间相互作用在临界浓度以前几乎是不起作用的,这种情况下的主要因素是流体力学作用力; 相反,如果颗粒很小,颗粒间的相互作用就是主要因素,而且,当基体树脂粘度足够低时,颗粒的布朗运动十分显著,这时体系流变行为的发展应该是服从逾渗机理的, 并且对逾渗阈值( 或凝胶点) 具有明显的依赖性。
对于高粘度的聚合物-颗粒填充体系,目前还没有机理能够解释体系中的颗粒在静止状态时的无规行走情况, 因此,在研究其粘弹松弛行为时通常假设体系中的颗粒胶束是在制备过程中形成的。
在这种情况下, 体系可能表现出非常尖锐的一级相转变, 即从颗粒胶束向颗粒网络的转变,正如Yanovsky 等在研究碳黑填充聚异丁烯( PIB) 的熔体流变行为时所观察到的,当填料含量超过临界值0. 12 时,其储存模量( G′) 增加了三个数量级,而在该临界
值以前, G′只是稍微随填料浓度增加而升高。
当然,聚合物粘土纳米复合材料与大颗粒填充材料之间流变特性存在着显著的差异。
对此的解释,学术界尚不能做出完全一致的认同和解释。
三/填充聚合物的流变模型:Leonov模型
当填料含量低于临界阈值时,填充体系的粘度通常可以用一个维里扩展( virial expansion) 表达式来预测
Leonov 模型认为, 当应变速度场作用于填充体系时, 颗粒网络即被破坏,释放的能量一部分以能量耗散的形式被消耗, 其余部分以弹性能形式储存于网络破坏后产生的颗粒絮凝体中,在外加力场作用下, 颗粒絮凝体中的弹性储能不断增大,当超过某一临界值时,颗粒絮凝体破裂为更小的絮凝体, 如此反复直至颗粒被完全分散于基体中( 如果力场作用时间足够长)。
详细的推导不在此复制黏贴,可以参看《填充聚合物的熔体流变学》以及L《eonov 粘弹本构模型及其参数的确定方法_魏永强》。
本摘要纯属复制黏贴。