《高分子彈塑性行為》課件

高分子彈塑性行為歡迎來到本課程！課程簡介本課程將深入探討高分子材料的彈塑性行為，并結(jié)合具體案例進行分析。我們將從高分子的基本結(jié)構(gòu)、物理狀態(tài)和力學(xué)性能入手，逐步深入講解高分子材料的彈性行為、塑性行為以及失效分析。課程目標(biāo)1理解高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。2掌握高分子材料的彈性和塑性行為的理論知識。3了解高分子材料的失效分析方法。4熟悉高分子材料的回收利用技術(shù)和新型生物基高分子材料。高分子簡介高分子是指由大量小分子通過共價鍵連接而成的長鏈狀大分子。高分子材料以其優(yōu)異的性能在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、電子等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。高分子材料的種類繁多，常見的包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酯等。高分子基本結(jié)構(gòu)高分子鏈的結(jié)構(gòu)主要包括：單體、鏈段、重復(fù)單元。不同的單體結(jié)構(gòu)會影響高分子材料的性能，例如聚乙烯和聚丙烯的力學(xué)性能差異很大。分子量及分布高分子的分子量是指單個高分子鏈的質(zhì)量，通常用平均分子量來表示。分子量分布是指高分子材料中不同分子量的高分子鏈的比例。分子量和分子量分布會影響高分子材料的力學(xué)性能、熔點、溶解性等。結(jié)構(gòu)對性能的影響1線性高分子鏈結(jié)構(gòu)：性能較好，柔韌性強。2支化高分子鏈結(jié)構(gòu)：性能下降，柔韌性降低。3交聯(lián)高分子鏈結(jié)構(gòu)：性能提升，強度和硬度增加。高分子物理狀態(tài)固態(tài)：玻璃態(tài)、橡膠態(tài)、結(jié)晶態(tài)液態(tài)：溶液態(tài)、熔融態(tài)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度定義指高分子材料從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z態(tài)的溫度。1影響因素分子量、結(jié)構(gòu)、添加劑等。2意義決定了高分子材料的應(yīng)用溫度范圍。3高分子的彈性行為1定義高分子材料在外力作用下發(fā)生形變，當(dāng)外力撤去后能夠恢復(fù)原狀的現(xiàn)象。2特征形變可逆、可重復(fù)。3影響因素溫度、分子量、結(jié)構(gòu)等。應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力是指材料內(nèi)部抵抗形變的力。應(yīng)變是指材料形變的大小。應(yīng)力-應(yīng)變曲線描述了材料在不同應(yīng)力下應(yīng)變的變化關(guān)系。彈性模量1定義材料在彈性變形階段的剛度指標(biāo)。2意義反映了材料抵抗形變的能力。3測量方法拉伸試驗、壓縮試驗。泊松比0.3定義橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變之比。0.5意義反映了材料在受力方向上發(fā)生形變的同時，在垂直方向上也發(fā)生了形變。高分子的塑性行為屈服加工硬化冷塑性變形屈服和加工硬化屈服材料在應(yīng)力超過屈服強度后發(fā)生永久變形。加工硬化材料在塑性變形過程中，強度和硬度增加的現(xiàn)象。不同變形機理工程塑料成型工藝注塑成型：應(yīng)用最為廣泛，適合大規(guī)模生產(chǎn)。擠出成型：適合生產(chǎn)管材、板材、薄膜等。吹塑成型：適合生產(chǎn)瓶子、薄膜等。壓縮成型：適合生產(chǎn)大型產(chǎn)品，如汽車保險杠、座椅等。注塑成型工藝1原料預(yù)處理：干燥、混合、造粒。2塑化：加熱熔融塑料。3注射：將熔融塑料注射到模具中。4冷卻固化：冷卻固化塑料。5脫模：取出成型產(chǎn)品。擠出成型工藝原料預(yù)處理：干燥、混合、造粒。塑化：加熱熔融塑料。擠出：將熔融塑料通過模具擠出。冷卻固化：冷卻固化塑料。切斷：切斷成型產(chǎn)品。吹塑成型工藝步驟一將塑料顆粒加熱熔融成型管狀。1步驟二將管狀塑料放入模具中。2步驟三用壓縮空氣吹脹塑料，使其形成最終形狀。3壓縮成型工藝將塑料顆粒放入模具中。用壓力機對塑料進行壓縮成型。冷卻固化塑料，取出成型產(chǎn)品。增強復(fù)合材料纖維增強復(fù)合材料：利用纖維增強塑料基體，提高材料的強度和剛度。層壓復(fù)合材料：將不同材料層壓在一起，形成具有特定性能的復(fù)合材料。夾芯復(fù)合材料：利用夾芯結(jié)構(gòu)，提高材料的強度和隔熱性能。纖維增強復(fù)合材料1玻璃纖維增強塑料（GFRP）：強度高、成本低，應(yīng)用廣泛。2碳纖維增強塑料（CFRP）：強度高、重量輕，應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域。3芳綸纖維增強塑料（AFRP）：強度高、耐高溫，應(yīng)用于軍工、消防等領(lǐng)域。層壓復(fù)合材料木材層壓板：強度高、防水、防潮，應(yīng)用于家具、建筑等領(lǐng)域。金屬層壓板：強度高、耐腐蝕，應(yīng)用于汽車、航空航天等領(lǐng)域。塑料層壓板：強度高、重量輕，應(yīng)用于電子、包裝等領(lǐng)域。夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)由表層材料和芯材組成，表層材料通常為金屬或塑料，芯材通常為泡沫塑料或蜂窩結(jié)構(gòu)。1優(yōu)點強度高、重量輕、隔熱性能好。2應(yīng)用航空航天、汽車、建筑等領(lǐng)域。3高分子材料失效分析1目的分析材料失效的原因，并采取措施防止類似失效發(fā)生。2方法斷裂力學(xué)分析、疲勞失效分析、化學(xué)分析等。3步驟失效現(xiàn)象觀察、失效原因分析、改進措施制定。斷裂力學(xué)基礎(chǔ)1應(yīng)力集中材料內(nèi)部由于幾何形狀或缺陷的存在而導(dǎo)致的應(yīng)力局部增大的現(xiàn)象。2裂紋擴展裂紋在應(yīng)力作用下不斷擴展的過程。3斷裂韌性材料抵抗裂紋擴展的能力。斷裂模式分類1模式Ⅰ張開型斷裂。2模式Ⅱ滑動型斷裂。3模式Ⅲ撕裂型斷裂。疲勞失效分析疲勞失效是指材料在循環(huán)載荷作用下，由于裂紋的不斷擴展而導(dǎo)致失效。疲勞壽命：材料在循環(huán)載荷作用下失效的時間。疲勞強度：材料在循環(huán)載荷作用下所能承受的最大應(yīng)力。高分子材料回收利用熱塑性塑料的回收：可以通過熔融、成型等方式進行回收。熱固性塑料的回收：由于熱固性塑料的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，無法通過熔融方式進行回收，通常只能進行機械回收。熱塑性塑料的回收1收集：收集廢舊熱塑性塑料制品。2分類：將不同類型的熱塑性塑料進行分類。3清洗：去除塑料制品表面的污垢和雜質(zhì)。4破碎：將塑料制品破碎成小顆粒。5熔融：將塑料顆粒加熱熔融。6成型：將熔融的塑料進行成型。熱固性塑料的回收機械回收：將廢舊熱固性塑料制品進行破碎、研磨等處理?；瘜W(xué)回收：利用化學(xué)方法將熱固性塑料分解成單體或小分子，然后進行回收利用。新型生物基高分子來源于生物質(zhì)，如玉米、小麥、木薯等?？稍偕⒖山到?、環(huán)保。具有良好的生物相容性，可用于醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、包裝等領(lǐng)域。可降解生物基高分子未來高分子材料發(fā)展趨勢智能高分子材料：能夠響應(yīng)外界環(huán)境變化，表現(xiàn)出獨特的性能。高性能高分子材料：具有更高的強度、韌性、耐熱性、耐腐蝕性等。生物可降解高分子材料：可用于醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、