
【化】 non-linear viscoelasticity
blame; evildoing; have to; non-; not; wrong
【計】 negate; NOT; not that
【醫】 non-
clue; line; string; stringy; thread; tie; verge; wire
【醫】 line; line Of occlusion; linea; lineae; lineae poplitea; mito-; nemato-
soleal line; strand; thread
【經】 line
mucosity; paste; stick; viscidity
【建】 mucopeptide
ball; bomb; flip; pellet; play; shoot; spring
【醫】 bomb; bullet
非線性粘彈性(Nonlinear Viscoelasticity)指材料在承受應力或應變時,其力學響應不僅具有時間依賴性(粘性),且與施加的載荷大小呈非線性關系的特性。與線性粘彈性不同,非線性粘彈性材料的應力-應變關系、蠕變行為或應力松弛行為無法通過簡單的比例常數(如模量或粘度)描述,其響應顯著依賴于當前或曆史的載荷水平。以下從定義、特征、機制和應用角度分述:
中英文對照釋義
來源:《力學名詞》(中國力學學會審定)
典型現象
來源:ASM Handbook, Volume 8: Mechanical Testing and Evaluation
分子運動解釋
高分子材料中,纏結分子鍊在低應力下可滑移重組(線性響應),而高應力下鍊段運動受阻或發生不可逆解纏結,導緻模量上升或損傷(非線性響應)。
來源:Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics
本構關系示例
常用模型如BKZ積分型方程:
$$ sigma(t) = int_{-infty}^{t} left[ frac{partial U}{partial I} C^{-1}(t') + frac{partial U}{partial II} C(t') right] dt' $$
其中 $U$ 為應變能函數,$C$ 為變形張量,$I, II$ 為應變不變量,其非線性體現在 $U$ 對變形幅度的敏感性。
來源:Nonlinear Viscoelastic Solids by R. S. Rivlin
常見材料類别
應用場景
來源:中國材料進展, 2021年"高分子材料非線性力學"專題綜述
非線性粘彈性是指材料在受力時同時表現出彈性(可恢複形變)和粘性(時間依賴性形變)特性,且其應力-應變關系不滿足線性疊加原理的現象。以下從特征、數學描述及典型模型進行分點解釋:
非線性粘彈性本構方程通常包含應變或應變率的非線性函數。例如:
特性 | 線性粘彈性 | 非線性粘彈性 |
---|---|---|
應力-應變關系 | 線性疊加(如Maxwell模型) | 非線性函數關系(如應變硬化) |
適用範圍 | 小應變、低應力 | 大應變、高應力或複雜載荷 |
數學複雜度 | 相對簡單(常微分方程) | 複雜(積分/微分方程需數值求解) |
通過動态力學分析(DMA)測試不同頻率/振幅下的儲能模量( G' )和損耗模量( G'' ),觀察其非線性依賴關系;或通過蠕變-回複實驗驗證應變隨時間發展的非比例性。
總結來看,非線性粘彈性是材料在複雜力學環境中表現出的高階行為,需結合實驗數據與複雜本構模型(如分數階微積分模型)進行定量分析。
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