کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
7177442 1467028 2018 32 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Transient response of nonlinear polymer networks: A kinetic theory
ترجمه فارسی عنوان
پاسخ گذار از شبکه های پلیمر غیر خطی: نظریه جنبشی
ترجمه چکیده
شبکه های دینامیکی در اکثر مواد طبیعی، بلکه در مواد مهندسی مانند پلیمر های درهم گیر و ژل های متقاطع فیزیکی یافت می شوند. با توجه به دینامیکی پیوندی گذرا، این شبکه ها یک طبقه غنی از رفتارها، از کشش، رولوژی، خود درمان یا رشد را نشان می دهند. اگر چه نظریه های کلاسیک در ریاضی و مکانیک ما را قادر به توصیف این مواد، هنوز در فهم ما در مورد چگونگی افراد (یعنی مکانیک هر بلوک ساختمان و ارتباط آن با دیگران) بر پاسخ نوظهور شبکه تاثیر می گذارد. در این کار، راه دیگری برای فکر کردن در مورد این شبکه ها از نقطه نظر آماری ارائه شده است. به طور خاص، یک شبکه به عنوان مجموعه ای از زنجیره های پلیمری فردی متصل شده توسط اوراق قرضه ضعیف است که می تواند در طول زمان به هم متصل و جدا شوند. از دانش این زنجیره های فردی (کشش، پیوستگی گذرا و وقایع جدایی)، ما یک توصیف آماری از جمعیت را ایجاد می کنیم و یک معادله تکاملی توزیع خود را براساس تغییر شکل اعمال شده و تعاملات محلی آنها می یابیم. ما به طور خاص بر پاسخ الاستیک غیرخطی تمرکز می کنیم که از پاسخ سخت افزاری زنجیره های فردی اندازه محدود پیروی می کند. پس از عملیات مقدماتی مناسب و با استفاده از تقریب میدان متوسط، نشان می دهیم که توزیع می تواند به وسیله یک تانسور توزیع زنجیره ای که به منظور تعیین اندازه های مهم ماکروسکوپیک مانند استرس، ذخیره انرژی و انحلال در شبکه استفاده می شود، جایگزین شود. پیش بینی از نظریه جنبشی پس از بررسی معیارهای تجربی اندازه گیری واکنش های پلیمری در بارگیری دو طرفه مورد بررسی قرار می گیرد. یافته شده است که حتی در زیر ساده ترین پیش فرض های سینتیک زنجیره ای مستقل نیرویی، این مدل قادر است رفتارهای وابسته به زمان را از پلیمرهای سوپر مولکولی لاستیک و خود درمان بهبود بخشند.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی مکانیک
پیش نمایش مقاله
پاسخ گذار از شبکه های پلیمر غیر خطی: نظریه جنبشی
چکیده انگلیسی
Dynamic networks are found in a majority of natural materials, but also in engineering materials, such as entangled polymers and physically cross-linked gels. Owing to their transient bond dynamics, these networks display a rich class of behaviors, from elasticity, rheology, self-healing, or growth. Although classical theories in rheology and mechanics have enabled us to characterize these materials, there is still a gap in our understanding on how individuals (i.e., the mechanics of each building blocks and its connection with others) affect the emerging response of the network. In this work, we introduce an alternative way to think about these networks from a statistical point of view. More specifically, a network is seen as a collection of individual polymer chains connected by weak bonds that can associate and dissociate over time. From the knowledge of these individual chains (elasticity, transient attachment, and detachment events), we construct a statistical description of the population and derive an evolution equation of their distribution based on applied deformation and their local interactions. We specifically concentrate on nonlinear elastic response that follows from the strain stiffening response of individual chains of finite size. Upon appropriate averaging operations and using a mean field approximation, we show that the distribution can be replaced by a so-called chain distribution tensor that is used to determine important macroscopic measures such as stress, energy storage and dissipation in the network. Prediction of the kinetic theory are then explored against known experimental measurement of polymer responses under uniaxial loading. It is found that even under the simplest assumptions of force-independent chain kinetics, the model is able to reproduce complex time-dependent behaviors of rubber and self-healing supramolecular polymers.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Journal of the Mechanics and Physics of Solids - Volume 115, June 2018, Pages 230-247
نویسندگان
,