非弹性形变关系

内耗与非弹性形变的关系

弹性理论曾经假设，无论是加载还是去载，理想的弹性体的应变总是瞬时达到其平衡值。而完全弹性体是应变能够单一地为每个瞬间应力所确定的固体，即应力和应变间存在着单值函数关系。这样的固体在加载和卸载时，应变总是瞬时达到其平衡值，在发生振动时，应力和应变始终保持同位相，而且呈线性关系，因此不会产生内耗。

实际上，几乎所有的金属在加载或卸载时，应变瞬时值都未达到平衡，随着时间的延续才逐渐趋于平衡。

实际固体则不然，当加载和卸载时，其应变不是瞬时达到平衡值，在发生振动时，应变的位相总是落后于应力，这就使得应力和应变不是单值函数的关系。这些非弹性行为在应力-应变关系上出现滞后时就要产生内耗。 2100433B

发生弹性形变的时候，机械能守恒，动量守恒；发生非弹性形变的时候，机械能不守恒，动量仍然守恒，此时机械能有损耗；发生完全非弹性形变的时候，机械能损耗最大，此时两个物体相撞后就粘在一起不会分开，即使说两个物体此时的速度一样大。

弹性体在应变较小的区域，应力和应变通常表现为线性比例关系，遵从胡克定律F=-k·x或△F=-k·Δx。当应变进一步增大时，应力和应变的关系不再成线性关系，呈现出非线性的关系。此时的变形称为非弹性变形，即物体发生了非弹性形变。

通俗说法：一个物体在弹性限度外受到较大力时，可能会发生断裂、变形，无法回到原来的形状的现象，这种现象称为非弹性形变。

按照经典的粘弹性理论，加工过程线性聚合物的总形变γ可以看成普通形变

在通常的加工条件下，聚合物形变主要由于高弹形变和粘性形变（或塑性形变）所组成。从形变性质来看包括可逆形变和不可逆形变两种成分，只是由于加工条件不同而存在着两种部分的相对差异。随着温度的升高，式中μ都将下降，当加工温度高于Tm以致聚合物处于粘流态时，聚合物的形变发展则以粘性形变为主。此时，聚合物粘度低流动性大，易于成型；同时由于粘性形变的不可逆性，提高了制品的长期使用过程中的因次稳定性（形状和几何尺寸的稳定性的总称），所以很多加工技术都是在聚合物的粘流状态下实现的，例如注射、挤出、薄模吹塑和熔融纺丝等等。但是粘流态聚合物的形变并不是纯粘性的，也表现出一定程度的弹性，例如流动中大分子因伸展而储藏了弹性能，当引起流动的外力消除后，伸展的大分子恢复蜷曲的过程就产生了高弹形变，它会使熔体流出管口时出现液流膨胀。这种弹性能如果储存于制品中，还会引起制品的形状或尺寸的改变，降低制品的因次稳定性，有时还使制品出现内应力。因此即使在粘流态条件下加工聚合物，也应注意这种弹性效应的影响。

加工温度降低到Tt以下时，聚合物转变为高弹态，随着温度的降低，聚合物形变组成中的弹性成分增大，粘性成分减小，由于有效形变值减小，通常较少地在这一范围成型制品。

聚合物在加工过程中的形变都是在外力和温度的共同作用下，大分子形变和进行重排的结果、由于聚合物大分子的长链结构和大分子运动的逐步性质，聚合物分子在外力作用时与应力相适应的任何形变都不可能在瞬间完成，通常将聚合物于一定温度下，从外力作用开始，大分子的形变经过一系列的中间状态过度到外力相适应的平衡态的过程看成是一个松弛过程，过程所需的时间称为松弛时间。所以式又可以表示为：

由于松弛过程的存在，材料的形变必然落后于应力的变化，聚合物对于外力相应的这种滞后现象称为”滞后效应“或”弹性滞后“。

滞后效应在聚合物加工成型过程中是普遍存在的，例如塑料注塑成型制品的想变性和收缩。当注射制件脱模时大分子的形变并非已经停止，在贮存和使用过程中，制件中大分子的进一步形变能使制件变形。制品收缩的原因主要是熔体成型时骤冷使高分子堆积得轻松散（即存在”自由体积“）之故。在贮存或使用过程中，大分子的重排运动的发展，使堆积逐渐紧密，以致密度增加体积收缩。能结晶的聚合物则因逐渐形成结晶结构而使成型制品体积收缩。制品体积收缩的程度是随着冷却速度增加而变得严重的，所以加工过程急冷（骤冷）对制件的质量通常是不利的。无论是变形或者是体积收缩，都将降低制品的因此稳定性；严重的变形或收缩不均还会在制品中形成内应力，甚至引起制品开裂；同时并降低制品的综合性能。

地震必然伴随有地壳形变的现象已被确认无疑了。但地壳形变与地震的关系,特别是与地展前的地壳形变在时空上有着怎样的联系,虽然经过不少大地震孕育过程中地壳形变变化的研究,至今尚未认识清楚.不过,根据我国和其它国家的观测和地震工作者多年来探索的结果,可以提出以下的一些基本认识。

(1)从已观察到的大地震震区地壳形变的演变过程得知,与地震有关的地壳形变有明显的阶段性。大致可分为长期缓慢形变、震前快速形变、震时突变和震后调整四个阶段,相应地反映了应变能量的积累、集中、释放和调整

过程。

(2)在我国大陆内部各大地震震区的大面积形变的持续时间、范围、速率、梯度等相差较大。实例证明,板内地震地壳形变异常的速率和幅度比板块边缘地震的要小,这可以看作是板内地展与地壳形变的关系特征之一。

(3)通过定点地壳形变观测到的形变异常,大都在展中外围地区,即表现出在空间上有相对集中性,在时间上有明显同步性,在强度上和图像上有相对的复杂性。

(4)从区域构造的大范围来看,地壳形变场的变化用带有粘滑机制的弹性回跳来描述比较适合。因为浅源构造地展与地壳中已有的断裂有着密切关系,它们往往是这些断裂的扩展或再活动。

(5)在地震区既出现垂直地壳形变,也出现水平地壳形变。这是由于地壳深部岩石层的弹性决定了地壳形变对应力变化的依赖性。当应力变化时,就可产生张、压、扭性的地表形变,其位移值越大,地震越强,越靠近震中。

(6)通过长期地壳形变连续观测显示的地壳应力变化特别缓慢和均衡。在大多数地震前出现地壳倾斜异常,且有延续性和形态及数值等方面不同的特点。2100433B