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第一章 概述1

1.1 失效的分析和预测1

1.1.1 失效分析1

1.1.2 固态高聚物2

1.2 力学失效现象4

1.3 弹性模量7

1.3.1 模量和测量7

1.3.2 影响弹性模量的因素9

1.4 断裂力学11

1.4.1 断裂的能量分析11

1.4.2.1 恒定负载12

1.4.2 裂纹板模式12

1.4.2.2 恒定变形14

1.4.3 裂纹尖附近的应力15

1.4.4 应力强度因子K1计算15

1.4.5 J积分17

参考文献19

第二章 屈服特性20

2.1 各向同性高聚物的屈服特性20

2.1.1 应力-应变曲线20

2.1.2 屈服标准和静压的影响22

2.1.3 温度和应变速率对屈服点的影响24

2.2 各种形态和分子结构下的屈服特性26

2.2.1 无定形聚合物和结晶型聚合物26

2.2.2 取向聚合物28

2.3.1 颈缩和冷拉30

2.3.1.1 颈缩30

2.3 屈服失效30

2.3.1.2 冷拉31

2.3.2 银纹32

参考文献34

第三章 冲击与断裂35

3.1 冲击试验35

3.1.1 摆锤式35

3.1.2 落锤式37

3.1.3 拉伸冲击39

3.2 影响冲击性能的因素39

3.2.2 试样缺口与应力集中因子40

3.2.1 试样和试验的影响40

3.2.3 温度的影响42

3.2.4 冲击速度的影响43

3.2.5 取向的影响43

3.2.6 聚合物和橡胶增韧44

3.3 冲击断裂45

3.3.1 线弹性冲击机理45

3.3.1.1 断裂能量45

3.3.1.2 力-位移曲线48

3.3.1.3 断裂形式和断裂表面49

3.3.2 粘弹性脆化机理49

3.3.2.1 断裂实验49

3.3.2.2 断裂应变与应力50

3.3.2.3 最小断裂能量51

3.3.2.4 脆性断裂的临界值52

3.3.3 弹塑性的断裂韧性53

参考文献54

第四章 蠕变与松弛56

4.1 粘弹性力学及其应用56

4.1.1 线性粘弹性56

4.1.2 粘弹性模式57

4.2 静态测量60

4.2.1 蠕变和松弛的测量60

4.2.2 叠加原理62

4.2.2.1 应力或应变响应的叠加63

4.2.2.2 时间-温度叠加64

4.3 粘弹性材料的破坏66

4.3.1 破坏现象66

4.3.2 影响蠕变和松弛性能因素67

参考文献69

第五章 疲劳失效70

5.1 疲劳寿命70

5.1.1 持久极限70

5.1.2 疲劳试验71

5.1.3 塑料件的极限条件73

5.2 疲劳机理74

5.2.1 疲劳起因74

5.2.2 疲劳裂纹的初始化75

5.2.3 疲劳裂纹的扩展76

5.2.3.1 疲劳寿命计算76

5.2.3.2 每次循环的裂纹扩展量78

5.3 裂纹层理论81

5.4 冲击疲劳83

参考文献84

第六章 力学致热和环境失效85

6.1 力学致热85

6.1.1 原理和实验85

6.1.2 动态力学分析90

6.2 气体环境中的力学性能92

6.2.1 气体与聚合物92

6.2.2 气体环境下裂纹96

6.3 环境应力裂缝99

6.3.1 失效机理99

6.3.2 裂纹的生长102

参考文献103

第七章 摩擦与磨损104

7.1 概述104

7.2 摩擦106

7.2.1 滑动摩擦的理论和测试106

7.2.2 静态和动态摩擦系数109

7.2.2.1 静态摩擦系数109

7.2.2.2 动态摩擦系数110

7.2.3.2 滑动速度111

7.2.3 影响摩擦系数的因素111

7.2.3.1 表面接触压力111

7.2.3.3 温度和湿度112

7.2.3.4 表面粗造度114

7.2.3.5 pv值115

7.2.4 材料结构对摩擦性能影响116

7.2.4.1 原子排列117

7.2.4.2 相对分子质量118

7.2.4.3 结晶状态118

7.2.4.4 分子链取向119

7.2.5 滚动摩擦119

7.3.1.1 理论和实验122

7.3.1 粘着磨损122

7.3 磨损122

7.3.1.2 影响因素124

7.3.1.3 转移膜和PTFE125

7.3.2 磨蚀磨损128

7.3.2.1 形态学磨蚀理论128

7.3.2.2 自由状态磨料的磨蚀130

7.3.2.3 被结合磨料和冲击磨料的磨蚀131

7.3.2.4 力学磨蚀理论131

7.3.3 疲劳磨损133

7.4 高聚物复合材料的摩擦和磨损134

7.4.1 分类和性能134

7.4.2.1 工作参量139

7.4.2 影响因素139

7.4.2.2 环境因素140

参考文献142

第八章 熔合缝的力学性能143

8.1 熔合缝的生成143

8.1.1 生成原因143

8.1.2 熔合机理145

8.1.3 实验研究146

8.2 熔合缝的力学性能148

8.2.1 聚合物148

8.2.2 改性聚合物和混合物152

8.3 熔合缝性能改善155

参考文献156

第九章 注塑件的取向、残余应力和体积收缩157

9.1 取向157

9.1.1 实验技术157

9.1.1.1 热收缩法157

9.1.1.2 双折射法158

9.1.2 取向的组成159

9.1.2.1 流动诱导取向159

9.1.2.2 温差诱导取向161

9.1.3 无定形塑料注塑件的取向163

9.1.3.1 取向的分布163

9.1.3.2 取向与流向工艺参量关系164

9.2.1.1 钻孔法165

9.2.1 实验技术165

9.2 残余应力165

9.2.1.2 去层法166

9.2.2 残余应力的组成167

9.2.3 注射工艺条件的影响168

9.3 密度分布和体积收缩172

9.3.1 密度分布172

9.3.1.1 骤冷试条的密度分布172

9.3.1.2 注塑工艺条件的影响172

9.3.2 体积收缩174

9.3.2.1 无定形聚合物注射模塑的体积效应174

9.3.2.2 注塑工艺条件的影响179

参考文献180

第十章 复合塑料的失效181

10.1 概述181

10.2 复合规律与力学效果182

10.2.1 粘度和弹性模量182

10.2.2 拉伸强度和断裂伸长率184

10.2.3 冲击强度187

10.3 热性能187

10.3.1 热变形温度187

10.3.2 热膨胀系数188

10.4 其它力学性能190

10.4.1 蠕变与应力松弛190

10.4.3 动态力学性能191

10.4.2 磨损和疲劳寿命191

10.5 泡沫制品的失效193

10.5.1 泡沫体的力学特征194

10.5.2 结构泡沫体的模量195

10.5.3 合成泡沫体的模量196

参考文献197

第十一章 纤维增强塑料的失效198

11.1 纤维增强塑料的力学性能198

11.1.1 弹性模量199

11.1.1.1 单向长纤维199

11.1.1.2 单向短纤维200

11.1.1.4 二维和三维的随机取向纤维201

11.1.1.3 拉力与纤维取向成角度201

11.1.1.5 粘流态纤维增强塑料的粘度和纤维取向202

11.1.2 强度203

11.1.2.1 单向纤维203

11.1.2.2 层合板205

11.1.3 热性能206

11.1.4 疲劳性能207

11.1.5 蠕变性能209

11.2 纤维增强塑料的失效209

11.2.1 界面脱粘的微观力学209

11.2.2 冲击失效212

11.2.3 剪切失效214

11.2.4 压缩失效215

参考文献217