A thermodynamically based approach to model physical ageing of amorphous polymers
A thermodynamically based approach to model physical ageing of amorphous polymers
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基于热力学的方法来模拟无定形聚合物的物理老化
DOI：
10.1007/s00419-014-0961-8
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发表时间：
2015
影响因子：
2.8
通讯作者：
Johlitz
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Mittermeier;Johlitz
通过文献综述和无定形聚氨酯样品的解释性实验说明了物理老化的本质。因此，激发了使用体积应变的历史来描述身体老化的想法。这个概念与文献中以前的想法有关。在亥姆霍兹自由能的偏体积分裂的基础上，在本构模型方法中引入了体积应变。整套本构方程是由自由能结合克劳修斯-迪昂不等式推导出来的。为了预测体积应变的时间发展，即通过玻璃化转变期间的冻结和解冻以及玻璃化转变以下的长期松弛，使用了通过热应变元素增强的线性热粘弹性模型。依赖于电流和平衡体积应变的偏粘性应变的演化方程能够模拟物理老化。通过数值示例显示了所开发模型的特性。
The nature of physical ageing is illustrated by an overview of the literature and by explanatory experiments with amorphous polyurethane samples. Thereby, the idea is motivated to use the history of the volumetric strain to describe physical ageing. This concept is related to former ideas out of the literature. On the basis of a deviatoric–volumetric split of the Helmholtz free energy, the volumetric strain is introduced in the constitutive model approach. The whole set of constitutive equations is derived from the free energy in combination with the Clausius–Duhem inequality. To predict the temporal development of the volumetric strain, i.e. the freezing and unfreezing during passing the glass transition and the long-term relaxation below the glass transition, a linear thermo-visco-elastic model is used which is enhanced with thermal strain elements. The evolution equations for the deviatoric viscous strains in dependence on the current and the equilibrium volumetric strain are able to model physical ageing. The properties of the developed model are shown by means of numerical examples.
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DOI：
--
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1974
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J. Schurz
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R. Keefer