內(nèi)耗與非彈性形變的關(guān)系

彈性理論曾經(jīng)假設(shè)，無(wú)論是加載還是去載，理想的彈性體的應(yīng)變總是瞬時(shí)達(dá)到其平衡值。而完全彈性體是應(yīng)變能夠單一地為每個(gè)瞬間應(yīng)力所確定的固體，即應(yīng)力和應(yīng)變間存在著單值函數(shù)關(guān)系。這樣的固體在加載和卸載時(shí)，應(yīng)變總是瞬時(shí)達(dá)到其平衡值，在發(fā)生振動(dòng)時(shí)，應(yīng)力和應(yīng)變始終保持同位相，而且呈線性關(guān)系，因此不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)耗。

實(shí)際上，幾乎所有的金屬在加載或卸載時(shí)，應(yīng)變瞬時(shí)值都未達(dá)到平衡，隨著時(shí)間的延續(xù)才逐漸趨于平衡。

實(shí)際固體則不然，當(dāng)加載和卸載時(shí)，其應(yīng)變不是瞬時(shí)達(dá)到平衡值，在發(fā)生振動(dòng)時(shí)，應(yīng)變的位相總是落后于應(yīng)力，這就使得應(yīng)力和應(yīng)變不是單值函數(shù)的關(guān)系。這些非彈性行為在應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系上出現(xiàn)滯后時(shí)就要產(chǎn)生內(nèi)耗。 2100433B

發(fā)生彈性形變的時(shí)候，機(jī)械能守恒，動(dòng)量守恒；發(fā)生非彈性形變的時(shí)候，機(jī)械能不守恒，動(dòng)量仍然守恒，此時(shí)機(jī)械能有損耗；發(fā)生完全非彈性形變的時(shí)候，機(jī)械能損耗最大，此時(shí)兩個(gè)物體相撞后就粘在一起不會(huì)分開(kāi)，即使說(shuō)兩個(gè)物體此時(shí)的速度一樣大。

彈性體在應(yīng)變較小的區(qū)域，應(yīng)力和應(yīng)變通常表現(xiàn)為線性比例關(guān)系，遵從胡克定律F=-k·x或△F=-k·Δx。當(dāng)應(yīng)變進(jìn)一步增大時(shí)，應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系不再成線性關(guān)系，呈現(xiàn)出非線性的關(guān)系。此時(shí)的變形稱為非彈性變形，即物體發(fā)生了非彈性形變。

通俗說(shuō)法：一個(gè)物體在彈性限度外受到較大力時(shí)，可能會(huì)發(fā)生斷裂、變形，無(wú)法回到原來(lái)的形狀的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為非彈性形變。

按照經(jīng)典的粘彈性理論，加工過(guò)程線性聚合物的總形變?chǔ)每梢钥闯善胀ㄐ巫?section class="formula-container formula-container__inline"> 、推遲高彈性變

在通常的加工條件下，聚合物形變主要由于高彈形變和粘性形變（或塑性形變）所組成。從形變性質(zhì)來(lái)看包括可逆形變和不可逆形變兩種成分，只是由于加工條件不同而存在著兩種部分的相對(duì)差異。隨著溫度的升高，式中μ都將下降，當(dāng)加工溫度高于Tm以致聚合物處于粘流態(tài)時(shí)，聚合物的形變發(fā)展則以粘性形變?yōu)橹鳌４藭r(shí)，聚合物粘度低流動(dòng)性大，易于成型；同時(shí)由于粘性形變的不可逆性，提高了制品的長(zhǎng)期使用過(guò)程中的因次穩(wěn)定性（形狀和幾何尺寸的穩(wěn)定性的總稱），所以很多加工技術(shù)都是在聚合物的粘流狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)的，例如注射、擠出、薄模吹塑和熔融紡絲等等。但是粘流態(tài)聚合物的形變并不是純粘性的，也表現(xiàn)出一定程度的彈性，例如流動(dòng)中大分子因伸展而儲(chǔ)藏了彈性能，當(dāng)引起流動(dòng)的外力消除后，伸展的大分子恢復(fù)蜷曲的過(guò)程就產(chǎn)生了高彈形變，它會(huì)使熔體流出管口時(shí)出現(xiàn)液流膨脹。這種彈性能如果儲(chǔ)存于制品中，還會(huì)引起制品的形狀或尺寸的改變，降低制品的因次穩(wěn)定性，有時(shí)還使制品出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力。因此即使在粘流態(tài)條件下加工聚合物，也應(yīng)注意這種彈性效應(yīng)的影響。

加工溫度降低到Tt以下時(shí)，聚合物轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)，隨著溫度的降低，聚合物形變組成中的彈性成分增大，粘性成分減小，由于有效形變值減小，通常較少地在這一范圍成型制品。

聚合物在加工過(guò)程中的形變都是在外力和溫度的共同作用下，大分子形變和進(jìn)行重排的結(jié)果、由于聚合物大分子的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)和大分子運(yùn)動(dòng)的逐步性質(zhì)，聚合物分子在外力作用時(shí)與應(yīng)力相適應(yīng)的任何形變都不可能在瞬間完成，通常將聚合物于一定溫度下，從外力作用開(kāi)始，大分子的形變經(jīng)過(guò)一系列的中間狀態(tài)過(guò)度到外力相適應(yīng)的平衡態(tài)的過(guò)程看成是一個(gè)松弛過(guò)程，過(guò)程所需的時(shí)間稱為松弛時(shí)間。所以式又可以表示為：

由于松弛過(guò)程的存在，材料的形變必然落后于應(yīng)力的變化，聚合物對(duì)于外力相應(yīng)的這種滯后現(xiàn)象稱為”滯后效應(yīng)“或”彈性滯后“。

滯后效應(yīng)在聚合物加工成型過(guò)程中是普遍存在的，例如塑料注塑成型制品的想變性和收縮。當(dāng)注射制件脫模時(shí)大分子的形變并非已經(jīng)停止，在貯存和使用過(guò)程中，制件中大分子的進(jìn)一步形變能使制件變形。制品收縮的原因主要是熔體成型時(shí)驟冷使高分子堆積得輕松散（即存在”自由體積“）之故。在貯存或使用過(guò)程中，大分子的重排運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，使堆積逐漸緊密，以致密度增加體積收縮。能結(jié)晶的聚合物則因逐漸形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)而使成型制品體積收縮。制品體積收縮的程度是隨著冷卻速度增加而變得嚴(yán)重的，所以加工過(guò)程急冷（驟冷）對(duì)制件的質(zhì)量通常是不利的。無(wú)論是變形或者是體積收縮，都將降低制品的因此穩(wěn)定性；嚴(yán)重的變形或收縮不均還會(huì)在制品中形成內(nèi)應(yīng)力，甚至引起制品開(kāi)裂；同時(shí)并降低制品的綜合性能。

地震必然伴隨有地殼形變的現(xiàn)象已被確認(rèn)無(wú)疑了。但地殼形變與地震的關(guān)系,特別是與地展前的地殼形變?cè)跁r(shí)空上有著怎樣的聯(lián)系,雖然經(jīng)過(guò)不少大地震孕育過(guò)程中地殼形變變化的研究,至今尚未認(rèn)識(shí)清楚.不過(guò),根據(jù)我國(guó)和其它國(guó)家的觀測(cè)和地震工作者多年來(lái)探索的結(jié)果,可以提出以下的一些基本認(rèn)識(shí)。

(1)從已觀察到的大地震震區(qū)地殼形變的演變過(guò)程得知,與地震有關(guān)的地殼形變有明顯的階段性。大致可分為長(zhǎng)期緩慢形變、震前快速形變、震時(shí)突變和震后調(diào)整四個(gè)階段,相應(yīng)地反映了應(yīng)變能量的積累、集中、釋放和調(diào)整

過(guò)程。

(2)在我國(guó)大陸內(nèi)部各大地震震區(qū)的大面積形變的持續(xù)時(shí)間、范圍、速率、梯度等相差較大。實(shí)例證明,板內(nèi)地震地殼形變異常的速率和幅度比板塊邊緣地震的要小,這可以看作是板內(nèi)地展與地殼形變的關(guān)系特征之一。

(3)通過(guò)定點(diǎn)地殼形變觀測(cè)到的形變異常,大都在展中外圍地區(qū),即表現(xiàn)出在空間上有相對(duì)集中性,在時(shí)間上有明顯同步性,在強(qiáng)度上和圖像上有相對(duì)的復(fù)雜性。

(4)從區(qū)域構(gòu)造的大范圍來(lái)看,地殼形變場(chǎng)的變化用帶有粘滑機(jī)制的彈性回跳來(lái)描述比較適合。因?yàn)闇\源構(gòu)造地展與地殼中已有的斷裂有著密切關(guān)系,它們往往是這些斷裂的擴(kuò)展或再活動(dòng)。

(5)在地震區(qū)既出現(xiàn)垂直地殼形變,也出現(xiàn)水平地殼形變。這是由于地殼深部巖石層的彈性決定了地殼形變對(duì)應(yīng)力變化的依賴性。當(dāng)應(yīng)力變化時(shí),就可產(chǎn)生張、壓、扭性的地表形變,其位移值越大,地震越強(qiáng),越靠近震中。

(6)通過(guò)長(zhǎng)期地殼形變連續(xù)觀測(cè)顯示的地殼應(yīng)力變化特別緩慢和均衡。在大多數(shù)地震前出現(xiàn)地殼傾斜異常,且有延續(xù)性和形態(tài)及數(shù)值等方面不同的特點(diǎn)。2100433B