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第二章《粘接材料的力学性能》

第二章《粘接材料的力学性能》
1、拉伸应力(tensile stress)σ=F/A

F为拉伸力  A为样品横截面积 单位为Pa -帕斯卡或者psi-磅/平方英寸 1Pa=1.45×10-4Psi

2、伸长率(elongation)习用拉伸应变(engineering tensile strain)ε=(L-L0)/L0×100%

L0:样品起始长度;L:拉伸应力作用后长度  无量纲单位

3、应力-应变曲线:stress-strain plot   σ为Y轴  ε为X轴  【弹性常数(spring constant) Hooke‘s law for springs】

◆起始部分为线性  σ=Eε      E-拉伸模量(tensile modulus)杨氏模量(Young’s modulus)量纲单位同σ;

◆符合Hooke定律的材料称为线性弹性材料(linear elastic materials),机械能不会以热能形式消失;

◆E为stress-strain plot起始斜率, E大-“刚性”材料   E小-“柔性”材料;

◆应力-应变曲线上都会有的一个拐点,对应应力称为材料屈服应力(yield stress)σy,此点后不再遵循Hooke‘s  law,超过σy后材料变成非弹性体,发生了塑性形变(plastically deformation),材料开始吸收能量;

胶黏剂的强度标志-屈服应力;

◆应力-应变曲线平台区对应的是样品在拉伸时出现的“细颈或拉细”(也可能无此平台区),此时应力可能下降;

◆断裂应力(stress at break)、断裂应变(strain at break)、断裂伸长率(elongation at break)

材料的极限拉伸强度(ultimate tensile strength)可能是断裂应力,也可能是在“细颈”产生时;

◆泊松比(Poisson’s ratio) υ=(r0-r)/r0/ε  表示材料在拉伸应力作用下的细化程度-横向应变与拉伸应变的比值(多数各向同性isotropic materials材料泊松比接近0.25,上限为0.5)

r0:样品起始半径   r:样品在一定应力下的半径  ε:拉伸应变

4、剪切应力(shear stress)τ=F/A

F为拉伸力  A为样品受力面积 单位为Pa -帕斯卡或者psi-磅/平方英寸 1Pa=1.45×10-4Psi

τ=Gφ  G-剪切模量(shear modulus)量纲单位同τ  φ=tanΨ   Ψ-形变产生的夹角

G=E/2/(1+υ)       G-剪切模量   E-拉伸模量  υ-泊松比

5、应变能密度(strain energy density)U   U=∫σdε  或者  U=∫τdφ

胶黏剂要想发挥作用,就必须能吸收尽可能多的机械能,极限应变密度这个参数描述了材料可吸收机械能的数量

6、判断裂纹扩展的标准为  Uc≥Yc   单位为单位面积上的能量,指每个单位面积裂纹扩展的应变能释放的速率;  Yc:裂纹扩展所需的最小应变能密度变化量   临界应变能释放率(critical strain energy release rate)

7、在胶黏剂中,有一些是永远不会完全固化的,它们在使用时一直都保留着液体的大部分性质,这些材料就称作粘弹性材料(viscoelastic)

8、液体粘度(viscosity) η=τ/(δε/δt)  τ=ηε’  其中ε’=δε/δt  也符合Hooke定律,单位为泊或沱(1P=0.1Pa.s),室温下水的粘度为1mPa.s,如果液体在所有剪切速率下的粘度符合Hooke定律,那么这种流体就成为牛顿流体(Newtonian liquid),另有膨胀性流体(dilatant liquid)剪切变稠、假塑性流体(pseudo-plastic liquid)剪切变稀,宾汉塑性流体(Bingham plastic liquid)超过屈服应力后表现为牛顿流体的性质;具有屈服应力的并与液体相似的材料经常就被叫做触变性材料(thixotropic materials
9、材料损耗模量(loss modulus)E”;材料贮存模量E’; tanδ=E”/E’就是在一个周期内损耗的总能量(与损耗模量有关)与1/4周期内贮存的能量(与贮存模量有关)的比值。
10、横梁弯曲,参看Timoshenko的《The Strength of Materials》

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