玻璃態(tài)材料在不同的加載條件下,其力學行為表現(xiàn)出很大的差異性.該文提出了一個簡化的Maxwell模型結(jié)合速率方程,研究了應(yīng)變率、溫度和老化時間對自由體積缺陷演化控制的玻璃態(tài)材料非線性力學響應(yīng)的影響.研究表明,一定范圍內(nèi)應(yīng)變率越大、溫度越低、老化時間越長,應(yīng)力峰值越大,且應(yīng)力峰值和臨界應(yīng)變對于老化時間具有對數(shù)依賴性.這些結(jié)論與前人分子動力學模擬得到的結(jié)果相一致. 

【文章來源】：應(yīng)用數(shù)學和力學. 2019,40(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

應(yīng)力峰值和老化時間的對數(shù)擬合直線圖(a)溫度固定，不同應(yīng)變率(b)應(yīng)變率固定

(a)溫度固定，不同應(yīng)變率(b)應(yīng)變率固定，不同溫度(a)Atvariousstrainratesandafixedtemperature(b)Atvarioustemperaturesandafixedstrainrate圖8臨界應(yīng)變和老化時間的對數(shù)擬合直線圖Fig．8Linearlogarithmicfittingofcriticalstrainvs．a(chǎn)gingtimecurves圖8(a)所示的是溫度一定，不同應(yīng)變率下，臨界應(yīng)變隨老化時間增加的擬合直線．橫坐標為老化時間的對數(shù)值．可以看出，在3種應(yīng)變率不同的加載情況下，臨界應(yīng)變和老化時間的對數(shù)值都呈現(xiàn)線性關(guān)系．溫度一定，應(yīng)變率越高，直線的斜率越大，說明在高的應(yīng)變率下，老化時間對于臨界應(yīng)變的影響表現(xiàn)得更加明顯．圖8(b)表示的是在應(yīng)變率固定不變，不同溫度的情況下，臨界應(yīng)變隨老化時間增加的擬合直線．可以看出圖8(b)和圖8(a)是相似的．在3種溫度不同的加載條件下，臨界應(yīng)變和老化時間的對數(shù)也都滿足線性關(guān)系．綜合圖8(a)和圖8(b)，可以得出:改變應(yīng)變率和溫度的任一條件，臨界應(yīng)變和老化時間都會滿足對數(shù)關(guān)系．在一定范圍內(nèi)，應(yīng)變率越高，溫度越低，臨界應(yīng)變隨老化時間的增加而增長得越大，也就是老化時間對于臨界應(yīng)變的影響表現(xiàn)得越明顯．下面對不同加載條件下玻璃態(tài)材料表現(xiàn)出不同力學響應(yīng)這一現(xiàn)象進行分析．在流變學中，有一個無量綱數(shù)———Deborah(德博拉)數(shù)De，可以用來表征玻璃態(tài)材料的流動行為．Deborah數(shù)De定義為兩個時間尺度的比值:De=tint/tobs，(13)tint表示系統(tǒng)在外載作用下從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一個平衡狀態(tài)的內(nèi)在特征弛豫時間，tobs表示實驗觀察或者計算機模擬的時間尺度．當De?1時，玻璃態(tài)材料表現(xiàn)出類液(liquid-like)

變)與應(yīng)變率、溫度以及老化時間之間的關(guān)系做一些分析和討論，然后對玻璃態(tài)材料在不同加載條件下的變形機制做一個簡單的分析．3．1應(yīng)力峰值(a)不同溫度下，應(yīng)力峰值隨應(yīng)變率(b)不同應(yīng)變率下，應(yīng)力峰值隨溫度增加的變化曲線圖增加的變化曲線圖(a)Thepeakstressvs．strainratecurves(b)Thepeakstressvs．temperaturecurvesatvarioustemperaturesatvariousstrainrates圖5應(yīng)力峰值的變化Fig．5Thechangesofpeakstress圖5(a)所示的是不同溫度下，應(yīng)力峰值與應(yīng)變率之間的關(guān)系．從圖中可以看出，在一定范圍內(nèi)，溫度一定時，應(yīng)變率越大，應(yīng)力峰值越大．溫度越低，曲線的傾斜程度越大，說明溫度越低，應(yīng)力峰值隨應(yīng)變率的增加而增長得越快．也就是說，溫度比較低時，應(yīng)變率對于應(yīng)力峰值的影響表現(xiàn)得更加明顯．圖5(b)表示的是不同應(yīng)變率下，應(yīng)力峰值與溫度之間的關(guān)系．可以看出，在一定范圍內(nèi)，應(yīng)變率一定時，溫度越大，應(yīng)力峰值越小．應(yīng)變率越高，曲線的傾斜程度越大，說明應(yīng)變率越高，應(yīng)力峰值隨溫度的增加而下降得越快．也就是說，應(yīng)變率比較高時，溫度對于應(yīng)力峰值的影響表現(xiàn)得更加明顯．(a)溫度固定，不同應(yīng)變率(b)應(yīng)變率固定，不同溫度(a)Atvariousstrainratesandafixedtemperature(b)Atvarioustemperaturesandafixedstrainrate圖6應(yīng)力峰值和老化時間的對數(shù)擬合直線圖Fig．6Linearlogarithmicfittingofpeakstressvs．a(chǎn)gingtimecurves圖6(a)表示的是在溫度固定不變，不同應(yīng)變率的情況下，應(yīng)力峰值隨老化時間增加的擬41玻璃態(tài)材料非線性流變:簡化的Maxwell模型


本文編號：3431025