Parte I viscoelasticity questions

Creep compliance e altre proprietà dei materiali

Proprietà meccaniche dei materiali

• Creep compliance
• Relaxation modulus
• Viscosità
• K, n (power law index)
• Loss modulus D’’ o loss compliance C’’

Rappresentazioni dei materiali

Le rappresentazioni a punto singolo utilizzano un singolo valore della risposta continua del materiale rispetto a una variabile dalla quale la proprietà dipende. Per esempio, il modulo di Young o la resistenza allo snervamento.

Le rappresentazioni multipunto mostrano come la proprietà dipende dalle variabili. Per esempio, la dipendenza sforzo-deformazione dal tempo, o la viscosità di taglio rispetto alla velocità di taglio che dipende dallo sforzo di taglio.

Effetti sui materiali

Aumentano la viscosità, diminuiscono la memoria elastica e inducono la tissotropia (effetto Mullins). η è inversamente proporzionale al diametro delle particelle (d < 100 nm), e dipende anche dalla forma e dall'orientamento.

La viscosità e lo sforzo di taglio sono direttamente proporzionali al fattore di riempimento. La viscosità reale è la derivata di tau rispetto alla velocità di taglio, mentre la viscosità apparente è il rapporto tra di essi. Per un fluido newtoniano, queste coincidono, mentre nei fluidi non newtoniani sono diverse e tendono a coincidere quando la velocità di taglio si avvicina a zero.

Analisi della dissipazione energetica

Dobbiamo considerare l'energia dissipata che dipende dalla loss compliance o dal loss modulus, che sono dipendenti dalla frequenza. Durante lo smorzamento, l'energia viene dissipata come energia termica, quindi la temperatura del materiale aumenta nel tempo, portando a un aumento della mobilità della catena e del volume libero che interrompe gli intrecci, quindi meno intrecci significano un modulo elastico inferiore e un loss modulus più elevato, risultando in un processo di auto-riscaldamento.

Con un aumento della temperatura, la transizione vetrosa si sposta verso un tempo inferiore o una frequenza maggiore, quindi dovrei considerare il grafico con f < 10Hz.

Analisi comparativa dei polimeri

Il polimero A è più dissipativo, quindi ha un'ellisse più grande e un loss modulus maggiore. Lo sforzo totale, che è la somma del modulo dissipativo e del modulo di stoccaggio, è maggiore di quello del polimero B, quindi il grafico finale ha un'ellisse più inclinata e, grazie al loss modulus più alto, è anche più grande, mentre l'elasticità è la stessa per entrambi.

L'area blu è l'energia elastica, uguale per entrambi i polimeri, mentre l'area gialla è l'energia dissipata, maggiore per il polimero A. Lo sforzo massimo è maggiore per il polimero A.

Considerazioni sui modelli termici

Arrhenius per T < Tg e WLF per T > Tg. L'incrocio di un polimero crea un asintoto per il tempo infinito, quindi non abbiamo la trasformazione dallo stato gommoso a quello liquido. Il legame chimico tra diverse catene polimeriche ostacola il loro movimento relativo e quindi il flusso.

Curve di conformità del creep e domande

a) La curva di conformità del creep di taglio è il reciproco del modulo di rilassamento del taglio. Temperatura e tempo hanno la stessa proporzionalità, mentre la frequenza è inversa.

Domande

Che cos'è una proprietà intrinseca?

La proprietà intrinseca non è un valore, ma un'equazione, dove non c'è dipendenza dalla geometria del materiale.