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目录1

第一章 高聚物的结构1

1.1 化学组成1

1.1.1 聚合1

1.1.2 交联和支化2

1.1.3 分子量和分子量分布4

1.1.4 化学异构、立体异构和立构规整性5

1.1.5 共混、接枝和共聚7

1.2 物理结构7

1.2.1 旋转异构7

1.2.2 取向和结晶9

2.2 不同类型的力学行为16

2.1 目的16

第二章 高聚物的力学性能：概论16

2.3 弹性固体和高聚物的行为18

2.4 应力和应变20

2.4.1 应力状态20

2.4.2 应变状态22

2.5 广义的虎克定律25

第三章 高聚物在橡胶态的行为：非无限小应变弹性学30

3.1 应变的广义定义30

3.2 应力分量的定义36

3.3 应力－应变关系37

3.4 应变储能函数的应用43

3.4.1 热力学概念43

3.4.3 应变不变量47

3.4.2 应变储能函数的形式47

3.4.4 应力—应变关系52

3.5 橡胶中有限应变弹性行为的实验研究55

3.6 橡胶弹性力学的近期进展64

第四章 橡胶态的分子统计理论72

4.1 热力学的考虑72

4.1.1 热弹转变效应73

4.1.2 统计理论74

4.2 简单分子理论的修正81

4.3 内能对橡胶弹性的贡献86

4.4 应变储能函数中高次项的可能的含义89

5.1.1 线性粘弹行为92

5.1 粘弹行为92

第五章 线性粘弹行为92

5.1.2 蠕变95

5.1.3 应力松弛98

5.2 线性粘弹行为的数学处理99

5.2.1 Boltzmann叠加原理和蠕变柔量的定义99

5.2.2 应力松弛模量103

5.2.3 蠕变和应力松弛间的数学关系103

5.2.4 力学模型、松弛时间谱和推迟时间谱104

5.2.5 Maxwell模型105

5.2.6 Kelvin或Voigt模型107

5.2.7 标准的线性固体108

5.2.8 松弛时间谱和推迟时间谱110

5.3 动态力学测量：复数模量和复数柔量112

5.3.1 G19,G2等参数的频率依赖性的实验结果114

5.4 复数模量和应力松弛模量之间的关系118

5.4.1 应力松弛模量和复数模量之间的数学关系120

5.4.2 蠕变柔量和复数柔量之间的数学关系122

5.4.3 线性粘弹性的数学结构123

5.5 松弛强度124

第六章 粘弹性的测量128

6.1 蠕变及应力松弛129

6.1.1 蠕变预处理129

6.1.2 拉伸蠕变129

6.1.3 伸长计130

6.1.4 高温蠕变132

6.1.6 应力松弛134

6.1.5 扭转蠕变134

6.2 动态力学测量：扭摆136

6.3 共振法140

6.3.1 振簧法140

6.4 强迫振动非共振法144

6.4.1 动态拉伸模量的测量144

6.5 波传播法148

第七章 高聚物线性粘弹行为的实验研究155

7.1 概述155

7.1.1 非晶态高聚物155

7.1.2 粘弹行为的温度依赖性158

7.1.3 结晶性高聚物160

7.2 时－温等效和叠加162

7.3 过渡态理论164

7.3.1 位置模型（site-model）理论167

7.4 非晶态高聚物的玻璃化转变粘弹行为的时－温等效关系和Williams、Landel和Ferry（WLF）方程170

7.4.1 Williams,Landel和Ferry方程，自由体积理论和其它有关的理论177

7.4.2 Cohen和Turnbull的自由体积理论178

7.4.3 Adam和Gibbs的统计热力学理论179

7.4.4 关于自由体积理论的缺陷180

7.5 以单个柔性链的运动为基础的简正模式理论180

7.6 高緾结高聚物的动力学——deGennes,Doi和Edwards理论187

第八章 松弛转变及其与分子结构的关系193

8.1 非晶态高聚物松弛转变的一般特征193

8.2.1 化学结构的影响195

8.2 关于非晶态高聚物玻璃化转变的详细讨论195

8.2.2 分子量和交联的影响198

8.2.3 共混、接枝和共聚200

8.2.4 增塑剂的影响202

8.3 次级松弛的曲柄运动机理203

8.4 结晶高聚物的松弛转变204

8.4.1 一般讨论204

8.4.2 聚乙烯的松弛过程207

8.4.3 位置模型的运用214

8.4.4 力学各向异性的运用219

8.4.5 结论221

第九章 非线性粘弹行为224

9.1 引言224

9.2.1 等时应力一应变曲线的应用226

9.2 设计工程师对非线性粘弹性的处理方法226

9.2.2 非线性粘弹性的幂定律232

9.3 流变学家对非线性粘弹性的处理方法234

9.3.1 弹性体的大应变行为234

9.3.2 增塑的聚氯乙烯的蠕变和回复237

9.3.3 Boltzmann叠加原理的经验扩展240

9.3.4 更为复杂的单一积分表达式241

9.3.5 依赖于温度的非线性粘弹性的Schapery表达式247

9.4 多重积分表达式250

9.4.1 数学上的严格性254

9.4.2 多重积分表达式的实际应用255

9.4.3 多重积分表达式的进一步应用260

9.4.4 隐函数方法263

9.5 多轴形变：三维非线性粘弹性267

9.5.1 八面体切应力理论267

9.5.2 三维非线性粘弹性的单一积分表达式270

9.5.3 三维的多重积分表达方法272

9.6 作为受热活化过程的蠕变和应力松弛：Eyring方程274

第十章 各向异性的力学行为285

10.1 各向异性力学行为的表述285

10.2 高聚物的力学各向异性286

10.2.1 具有纤维对称性样品的弹性常数286

10.2.2 具有正交对称性样品的弹性常数289

10.3 弹性常数的测定290

10.3.1 薄膜或薄片的测定290

10.3.2 纤维和单丝的测定303

10.3.3 超声测定309

10.4 力学各向异性的解释：一般讨论311

10.4.1 链结构和晶体结构312

10.4.2 取向和形态313

10.4.3 松弛过程314

10.5 力学各向异性的解释：定量模型315

10.5.1 分子取向和集合体模型315

10.5.2 固体复合材料模型316

10.6 高聚物力学各向异性的实验研究：拉伸高聚物和集合体模型316

10.6.1 低密度聚乙烯薄片317

10.6.2 尼龙和聚对苯二甲酸乙二酯单丝320

10.6.3 聚对苯二甲酸乙二酯、尼龙、聚乙烯和聚丙烯单丝321

10.6.4 取向高聚物与各向同性高聚物弹性常数间的关系：集合体模型325

10.6.5 具有中等程度分子取向的纤维和薄膜的力学各向异性329

10.6.6 声速335

10.6.7 非晶态高聚物338

10.6.8 具有正交对称性取向的聚对苯二甲酸乙二酯薄片340

10.7 实验研究：具有片晶织构的取向结晶高聚物，高模量取向高聚物；Takayanagi模型和复合材料模型343

10.7.1 具有明显片晶织构的取向聚乙烯薄片343

10.7.2 特殊取向的尼龙薄片355

10.7.3 超高模量聚乙烯362

第十一章 高聚物的屈服行为378

11.1 荷重－伸长曲线的讨论379

11.1.1 颈缩和极限应力380

11.1.2 颈缩和冷拉：唯象的讨论383

11.1.3 Considère作图法的应用384

11.1.4 屈服应力的定义386

11.2 理想的塑性行为387

11.2.1 屈服判据（yieldcriterion）：一般讨论388

11.2.2 Tresca屈服判据391

11.2.3 vonMises屈服判据391

11.2.4 Coulomb屈服判据393

11.2.5 Tresca、vonMises和Coulomb屈服判据的几何学表示法393

11.2.6 组合应力状态396

11.2.7 各向异性材料的屈服判据397

11.2.8 各向同性材料的应力－应变关系398

11.2.9 塑性位（plasticpotential）399

11.2.1 0具有斜方晶系对称性的各向异性材料的应力－应变关系400

11.3 屈服过程400

11.3.1 对绝热－生热过程的解释401

11.3.2 等温屈服过程：负荷降的性质406

11.4 高聚物屈服判据的实验证据408

11.4.1 各向同性的玻璃态高聚物408

11.4.2 流体静压对屈服行为的影响412

11.4.3 各向异性高聚物417

11.4.4 拉伸试验中的形变带的角度424

11.4.5 简单切应力的屈服试验426

11.4.6 Bauschinger效应429

11.5 温度和应变速度对屈服与拉伸过程的影响431

11.6 屈服与冷拉的分子论解释433

11.6.1 屈服作为活化速率过程Eyring方程433

11.6.2 屈服过程的分子与结构理论443

11.6.3 冷拉451

11.7 取向高聚物的形变带455

第十二章 破坏现象461

12.1 高聚物韧性及脆性的定义461

12.2 高聚物的脆性断裂462

12.3 银纹的结构和形成476

12.3.1 银纹的结构477

12.3.2 银纹形成的应力或应变判据479

12.3.3 流体和气体存在时的银纹：环境银纹483

12.4 分子理论487

12.5 影响脆性－韧性行为的因素：脆性－韧性转变489

12.5.1 基本材料参数对脆性－韧性转变的影响489

12.5.2 符合断裂力学的脆性－韧性转变理论：断裂转变498

12.6 高聚物的冲击强度501

12.6.1 高冲击强度的共混物506

12.6.2 银纹化和应力发白508

12.7 高聚物断裂表面的性质511

12.8 裂纹的传播511

12.9 应力脉冲产生的脆性破坏513

12.10 高聚物在橡胶态的抗张强度和撕裂强度515

12.10.1 橡胶的撕裂强度：Griffith理论的应用515

12.10.2 橡胶的抗张强度517

12.10.3 橡胶抗张强度的分子理论519

12.11 应变速度及温度的影响521

12.12 断裂力学的普适理论524

12.13 高聚物的疲劳531

索引543