Введение в вязкоупругость: гистерезис, скорость деформации и температура

В этой лекции рассматриваются основные механические свойства вязкоупругих материалов, с акцентом на зависимость напряжения от деформации, гистерезис, температурную зависимость и зависимость от скорости деформации. Мы начинаем со сравнения упругого, неупругого, вязкоупругого, вязкопластического и нелинейного упругого поведения. Линейно-упругие материалы восстанавливаются немедленно после разгрузки, в то время как неупругие материалы сохраняют остаточную деформацию. Вязкоупругие материалы демонстрируют зависимость от времени и температуры и могут восстановить свою первоначальную форму только с некоторой задержкой. Затем в лекции рассматривается зависимость напряжения от деформации полимеров при температурах ниже, вблизи и выше температуры стеклования \(T_g\). Вблизи \(T_g\) нагрузка и разгрузка следуют по разным путям, создавая петлю гистерезиса и рассеивание энергии, даже если материал в конечном итоге может вернуться к своей первоначальной конфигурации. Мы также рассматриваем влияние скорости нагружения. При очень высоких скоростях деформации материал может казаться более упругим, в то время как при очень низких скоростях деформации он может вести себя более вязко. Промежуточные скорости деформации могут приводить к сильно вязкоупругому поведению и гистерезису. Эта взаимосвязь между температурой и скоростью нагружения обуславливает последующее использование теории суперпозиции времени и температуры в моделировании вязкоупругих материалов. Рассматриваемые темы: Введение в вязкоупругость Упругое и неупругое поведение материалов Линейно-упругое и нелинейно-упругое поведение Вязкоупругий и вязкопластический отклик Поведение полимеров при деформации и напряжении Температура стеклования \(T_g\) Влияние температуры на поведение полимеров Влияние скорости деформации и скорости нагружения Гистерезис в вязкоупругих материалах Рассеяние энергии при нагружении и разгрузке Входная и восстановленная работа Стеклообразный, резиноподобный и вязкий отклик Гиперупругое поведение Зависимость отклика материала от времени Зависимость отклика материала от температуры Теория суперпозиции времени и температуры Эта лекция закладывает концептуальную основу для дальнейшего развития конститутивных моделей для вязкоупругих материалов.