基于交联密度演化的弹性体热化学老化物理本构方程
材料科学
2021-04-20 v1
摘要
本文提出一种基于物理的本构方程，用于预测弹性体中的热化学老化。弹性体中的高温氧化是一种复杂现象。弹性体微观结构的大分子网络在高温和氧扩散条件下经历断链与交联。在本工作中，我们修改 Arruda-Boyce 著名八链本构方程中的网络刚度和链可延伸性，以纳入因弹性体微观结构网络变化所产生的附加 Helmholtz 自由能。考虑了因老化引起的网络演化对剪切模量和链单体数目的改变效应。该修正基于化学表征测试，即用于测量交联密度演化的平衡溶胀实验。所建立的本构方程可独立于任何老化样品的力学试验来预测热化学老化弹性体的力学响应。所提本构方程通过文献中一套旨在捕捉弹性体热化学老化效应的综合实验数据进行了验证。对比表明，该本构方程可基于交联密度演化输入准确预测间歇拉伸试验。所建立的本构方程基于物理、形式简单且包含极少的材料参数。
引用
@article{arxiv.2104.09001,
title = {Physics-based Constitutive Equation for Thermo-Chemical Aging in Elastomers based on Crosslink Density Evolution},
author = {Maryam Shakiba and Aimane Najmeddine},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.09001},
year = {2021}
}