浅谈分子链极限伸长对硫化橡胶的影响——硬化,自均化,及应变分量偶合

硫化橡胶的大变形行为经常在超弹性范围内进行研究。以往的文献提出过各种超弹性模型理论,主要分成两类,一种采用连续介质力学原则,另一种以橡胶分子链网络结构作研究对象。唯象学的连续介质力学模型有两个明确的参数,已经证明Gent模型能完美地模拟橡胶大变形。Gent模型将左Cauchy-Green变形张量的第一个不变量限制为极限最大值,并把著名的neo-Hookean模型作为辅助形式。尽管Gent模型是唯象学的,但它解释了分子链网络的极限或有限延伸性。在过去十年里,研究者用Gent模型分析了各种均化和非均化变形模式。所有这些工作主要研究了分子链极限伸长后引起的硬化效应。本文分析了不可压缩各向同性均匀空心橡胶管的螺旋剪切变形,旨在识别Gent模型模拟的其他潜在定性的特征。这一基础性分析表明,分子链极限伸长使橡胶硬化、应力增加,同时导致了应变场均匀化及各种应变分量的偶合。