原创 第二章《粘接材料的力学性能》

《粘接与胶黏剂技术导论》-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  U_c≥Y_c   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；  Y_c：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》