聚合物黏彈性引論解讀及習(xí)題詳解:原著第1版
定 價(jià):88 元
- 作者:(美)阿克洛尼斯(Aklonis,J.J.),(美)馬克尼特(Macknight,W.J.),(美)沈明琦(Shen,M.)
- 出版時(shí)間:2015/3/1
- ISBN:9787515909608
- 出 版 社:中國宇航出版社
- 中圖法分類:O345
- 頁碼:472
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16K
本書為讀者了解聚合物固體材料各力學(xué)理論提供分子黏彈性方面的基礎(chǔ)訓(xùn)練,也是進(jìn)入黏彈性材料各力學(xué)領(lǐng)域的一把鑰匙。
本書的特點(diǎn)是用連續(xù)體力學(xué)方法和分子方法描述聚合物固體材料的黏彈性。詳細(xì)地提出了所有的推導(dǎo),同時(shí),在特別注意假設(shè)、簡化和局限性的前提下提出模型和概念,并將連續(xù)體力學(xué)方法推導(dǎo)的結(jié)果與分子方法的推導(dǎo)結(jié)果加以比較,使物理概念更加深化。重點(diǎn)是介紹分子方法的成果。因此,本書是聚合物固體材料(如工程塑料、合成橡膠、非金屬基復(fù)合材料、火箭固體推進(jìn)劑以及新建筑材料等)各分支的力學(xué)工作者以及材料的研究、制造、應(yīng)用者的基礎(chǔ)參考書。
由于2005年美國出版的原著的第三版提高了起點(diǎn),第一版許多章節(jié)的詳細(xì)論述壓縮在附錄中,所以增加了學(xué)習(xí)的難度。特別是第一版只有31個(gè)習(xí)題,而第三版習(xí)題增加到85個(gè)。這些習(xí)題的范圍從比較直接使用書中給出的方程到需要更詳細(xì)的分析和采用需要使用計(jì)算機(jī)的數(shù)值方法。有些習(xí)題甚至適合作為科研項(xiàng)目課題。它們給學(xué)生提供了研究、設(shè)想、估計(jì)和創(chuàng)新的機(jī)會(huì)。為了幫助學(xué)習(xí)第三版,有必要再版第一版中譯本,因?yàn)榈谝话鎸?duì)第三版的結(jié)論性論述講清了所以然。
1975年到1987年,我先后給國防科技大學(xué)五系五三專業(yè)的本科生和研究生開設(shè)了本課程。當(dāng)時(shí)的1972級(jí)學(xué)生是工農(nóng)兵學(xué)員,在下廠開門辦學(xué)時(shí),為結(jié)合型號(hào)需要我給他們講解了美國科技報(bào)告AD408799《裝藥結(jié)構(gòu)完整性分析的工程方法》,基礎(chǔ)涉及到黏彈性理論和黏彈性斷裂力學(xué)理論。于是,我翻譯了原著的第一版和美國R.A.Schapery1975年發(fā)表在《InternationalJournalofFracture》上的文章《黏彈介質(zhì)中裂紋開始和增長的理論》。并給學(xué)生開設(shè)了“固體聚合物材料黏彈破壞分析的力學(xué)基本知識(shí)”和“固體聚合物材料黏彈性破壞分析的理論概要”的專題講座。1981年我給研究生全面開設(shè)了本課程,由于當(dāng)時(shí)的研究生多是從工農(nóng)兵大學(xué)畢業(yè)生招來,數(shù)學(xué)基礎(chǔ)差別很大。為使每個(gè)階級(jí)兄弟不掉隊(duì),我在講課時(shí)采取了細(xì)密解讀的方法,全面的對(duì)書中的公式進(jìn)行了詳細(xì)推導(dǎo)。在上習(xí)題課時(shí),讓學(xué)生爬黑板并進(jìn)行課堂討論,同時(shí)我根據(jù)當(dāng)時(shí)學(xué)生數(shù)學(xué)的不足之處在課堂講授時(shí),給學(xué)生補(bǔ)了一些數(shù)學(xué)知識(shí)。在講課時(shí)我盡量降低起點(diǎn),以使數(shù)理基礎(chǔ)差的同學(xué)也能跟上,也能自己做習(xí)題,達(dá)到強(qiáng)化訓(xùn)練的目的。當(dāng)時(shí)進(jìn)行課堂講授時(shí),我給學(xué)生提供了一些國防科技大學(xué)圖書館能借到的參考書。由于年代久遠(yuǎn),現(xiàn)在已無法按照出版要求列出書目。就讓它保持原貌得了。讀者也可以從中了解當(dāng)時(shí)教學(xué)的情況。
大約是2004年前后,過去選過我課的學(xué)生要求我到他們研究院去講課,可是這時(shí)我已經(jīng)是個(gè)血透七年的尿毒癥病人,當(dāng)時(shí)十一五計(jì)劃十五專業(yè)組給了我一點(diǎn)科研費(fèi)正承擔(dān)著一個(gè)科研任務(wù),也無法抽身。九院院長焦繼革希望我把當(dāng)年的解讀稿印出來給他們看看。2006年我完成了承擔(dān)的科研任務(wù)。在給有關(guān)院所培訓(xùn)人員的過程中,盡管我把所有的文獻(xiàn)資料、科研報(bào)告、用戶指南源程序等毫無保留的都轉(zhuǎn)交給他們,但是還是給不上力,他們?nèi)鄙俚恼潜緯幕A(chǔ)訓(xùn)練。特別是2005年美國又出的原著的第三版提高了起點(diǎn)。第三版中譯本出版后許多戰(zhàn)斗在固體推進(jìn)劑和高分子材料科研第一線的讀者反映看不懂、做不出習(xí)題。在這種情況下,我決定再版第一版中譯本,作為本書第一部分;第二部分收入了我的解讀稿的第2章和第5章,第三部分是第一版和第二版的習(xí)題詳解。目的是拋磚引玉,作者希望有更多的讀者認(rèn)真學(xué)習(xí)第三版中譯本并完成第三版中譯本的全部習(xí)題。
原著的作者J.J.Aklonis是美國南方加州大學(xué)(UniuersityofSouthernCalifornia)的教授、W.J.Macknight是馬薩諸塞州大學(xué)(UniuersityofMaysachusetts)的教授、沈明琦是加州大學(xué)伯克萊分校(UniuersityofCaliforniaBerkeley)的教授。美籍華人沈明琦教授曾任伯克萊分校的校長。20世紀(jì)60年代,他們都是高分子物理方面的著名學(xué)者A.V.Tobolsky教授的研究生。本書是他們?yōu)楦髯匀谓虒W(xué)校的研究生開設(shè)的課程。沈教授曾于1979年春應(yīng)邀來復(fù)旦大學(xué)講授黏彈性理論。回美國后不幸因癌癥于1979年秋逝世,享年48歲。他在橡膠彈性理論、嵌段共聚物的力學(xué)性質(zhì)的理解以及等離子體聚合等各領(lǐng)域中作出了重要而最新的貢獻(xiàn),他超凡的科學(xué)研究能力令人崇敬,英年早逝,十分可惜第三版中譯本由李怡寧譯、張德雄校,徐懋審,上海華東理工大學(xué)出版社2012年出版。華東理工大學(xué)邵志清教授審閱了第2章解讀和第2章習(xí)題詳解的部分內(nèi)容。特此致謝
李怡寧
2013年于上海華東理工大學(xué)
黏彈性是一個(gè)在概念上充滿爭議的非常復(fù)雜的課題。對(duì)這一課題,可能有兩種基本的研究方法,即連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法和分子方法。前者試圖用與物體的分子結(jié)構(gòu)無關(guān)的數(shù)學(xué)分析方法來描述物體的黏彈特性,而后者則試圖從分子結(jié)構(gòu)推論出整體的黏彈性質(zhì)。連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法在處理大量問題時(shí)已經(jīng)被證明是非常成功的,因而具有非常大的重要性。然而,在本教科書中我們不想嚴(yán)格地討論這個(gè)方法,相反,我們將討論分子方法。試圖提出一個(gè)讀者可藉以繼續(xù)深造的基礎(chǔ)。用分子方法所遇到的基本困難在于聚合物材料都是結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的大分子。這些結(jié)構(gòu)太復(fù)雜了,以致即使對(duì)它們有足夠詳細(xì)的了解,也不適于作數(shù)學(xué)分析,何況一般來說,對(duì)它們還知道得不夠詳細(xì)。因此必須求助于簡化了的結(jié)構(gòu)模型,但從這些模型推論出來的結(jié)果就必然受到模型本身正確性的限制。
關(guān)于分子的黏彈性,已有幾篇優(yōu)秀論著(見第1章參考文獻(xiàn))。尤其是費(fèi)里(Ferry)教授的著作有一個(gè)透徹而全面的闡述。因此讀者可能會(huì)提出一個(gè)問題:為什么還需要另外一本教科書,而在這本教科書里又只局限于本體無定形聚合物?這樣一個(gè)問題必然會(huì)使作者中的每一個(gè)人立即站出來尋找一個(gè)正面的、有分寸的辯白。問題的答案就在標(biāo)題中使用的“引論”一詞上,我們所努力做的是在基本概念方面提供詳細(xì)的基礎(chǔ)訓(xùn)練。例如,本書非常詳細(xì)地介紹所有的推導(dǎo),介紹概念和模型時(shí),特別注意到假設(shè)、簡化和條件限制;并且在每一章的末尾提供說明教科書要點(diǎn)的習(xí)題。數(shù)學(xué)難度是一般有學(xué)士學(xué)位的化學(xué)家所能夠理解的。需要更高數(shù)學(xué)技巧的地方,例如變換技巧,都在教科書中提出了必要的方法。
在努力描繪這本書是什么樣的書之后,讀者就可以了解到,首先,它不是一個(gè)全面的論述———書中沒有對(duì)結(jié)晶高聚物、溶液性能、融體流變學(xué)以及極限性質(zhì)等課題進(jìn)行討論。其次,它也不是從連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的方法來寫的,因此在數(shù)學(xué)上是不完善的。最后,它不是聚合物科學(xué)的入門書,它假定讀者已熟悉了這個(gè)領(lǐng)域的基本概念。作者們最初接觸聚合物黏彈性能的文獻(xiàn)時(shí)得到的感受,非常像文學(xué)藝術(shù)方面的初學(xué)者第一次讀到詹姆斯·喬伊斯的《芬尼根的蘇醒》①時(shí)所經(jīng)受的那樣。也就是說,一個(gè)人面對(duì)著一部偉大著作,很顯然,在達(dá)到鑒賞它之前,更不用說精通它之前,必須掌握它的語言藝術(shù)。喬伊斯的學(xué)者們認(rèn)識(shí)了問題的本質(zhì),采取的辦法是進(jìn)行分析,為研究《芬尼根的蘇醒》這部巨著提供一把萬能鑰匙。適當(dāng)?shù)乩眠@把萬能鑰匙將打開那十分難懂的杰作的大門。為分子黏彈性方面的文獻(xiàn)提供一把同樣的萬能鑰匙是我們的目的。我們究竟能取得多少成功,必須留待讀者來評(píng)判。
感謝我們各自學(xué)院的學(xué)生們,他們接受了我們把本書的內(nèi)容分不同階段以緊湊連貫的形式進(jìn)行講授所作的嘗試。他們的評(píng)論和意見已經(jīng)促成了一些重要的改進(jìn)。我們也感謝威廉·喬克遜(WilliamJockson)夫人,她把許多粗糙的草圖畫成完美的圖樣。很難期望這種性質(zhì)的工作能夠避免錯(cuò)誤。我們已經(jīng)盡可能地消除錯(cuò)誤,對(duì)于殘留下的錯(cuò)誤,當(dāng)然我們承擔(dān)全部責(zé)任。
約翰·J·阿克洛尼斯
威廉·J·馬克尼特
沈明琦
于加利福尼亞州
洛杉磯市
第一部分 聚合物黏彈性引論(原著第一版)
第1章 引 言7
參考文獻(xiàn)13
第2章 黏彈性的唯象學(xué)論述14
。玻薄椥阅A浚保
2.2 瞬變?cè)囼?yàn)16
。玻场(dòng)態(tài)試驗(yàn)19
。玻础〔柶澛ǎ拢铮欤簦恚幔睿睿┑釉恚玻
。玻怠∪渥?nèi)崃亢蛻?yīng)力松弛模量之間的關(guān)系29
。玻丁§o態(tài)和動(dòng)態(tài)性質(zhì)之間的關(guān)系32
附錄1 張力和剪切參數(shù)之間的關(guān)系式34
附錄2 波勒爾(Borel)定理37
習(xí) 題38
參考文獻(xiàn)39
第3章 時(shí)間—溫度等效原理40
。常薄○椥孕袨榈模磦(gè)區(qū)域40
。常病r(shí)間—溫度迭加原理47
3.3 主曲線50
。常础。祝蹋品匠蹋担
。常怠○椥皂憫(yīng)的分子解釋56
習(xí) 題58
參考文獻(xiàn)60
第4章 無定形聚合物的轉(zhuǎn)變與松弛61
。矗薄〔AЩD(zhuǎn)變的唯象學(xué)61
。矗病〔AЩD(zhuǎn)變的理論66
。矗玻薄∽杂审w積理論66
。矗玻病崃W(xué)理淪68
。矗场∮绊懖AЩD(zhuǎn)變的結(jié)構(gòu)參數(shù)74
。矗础〔AB(tài)的松弛80
習(xí) 題84
參考文獻(xiàn)85
第5章 聚合物鏈的統(tǒng)計(jì)學(xué)86
。担薄【侥┒司啵福
5.2 末端距的統(tǒng)計(jì)分布89
。担场℃I角限制的影響94
5.4 統(tǒng)計(jì)上等效的隨機(jī)鏈96
。担怠【酆衔镦湹臓顟B(tài)方程97
習(xí) 題100
參考文獻(xiàn)101
第6章 橡膠彈性102
6.1 熱力學(xué)分析102
。叮病〗y(tǒng)計(jì)分析108
。叮玻薄⊥茖(dǎo)108
。叮玻病(nèi)能的貢獻(xiàn)116
。叮场∥ㄏ髮W(xué)分析120
。叮础∮绊懴鹉z彈性的因素123
。叮矗薄〗宦(lián)度的影響123
。叮矗病∪苊浀挠绊懀保玻 6.4.3 填充劑的影響128
。叮矗础(yīng)變引起的結(jié)晶的影響132
習(xí) 題134
參考文獻(xiàn)136
第7章 黏彈性模型138
。罚薄×W(xué)單元138
。罚保薄←溈怂鬼f(Maxwell)模型139
7.1.2 沃格特(Voigt)模型144
。罚保场←溈怂鬼f—威切爾特(MaxwellWeichert)模型
147
7.1.4 沃格特—?jiǎng)P爾溫(VoigtKelvin)模型150
。罚病∷沙跁r(shí)間和推遲時(shí)間的分布151
。罚场》肿永碚摚保担
7.4 柔性鏈模型在溶液方面的應(yīng)用162
。罚怠↓R姆(Zimm)修正164
7.6 本體聚合物的伸長166
附錄3 175
習(xí) 題179
參考文獻(xiàn)181
第8章 化學(xué)應(yīng)力松弛182
。福薄》椒ǖ拇_定182
。福病‰p網(wǎng)絡(luò)理論183
。福场〔豢赡骀溓袛啵保福
。福础】赡骀溓袛啵保福
。福怠』瘜W(xué)永久變定191
8.6 氧化降解193
。福贰』Q網(wǎng)絡(luò):聚硫化物196
附錄4 201
總 目 錄 ·?·
習(xí) 題203
參考文獻(xiàn)204
習(xí)題答案205
主要符號(hào)一覽表224
作者索引231
主題索引236
第二部分 聚合物黏彈性引論部分解讀
第2章 黏彈性的唯象學(xué)論述解讀249
第5章 聚合物鏈的統(tǒng)計(jì)學(xué)解讀294
第三部分 聚合物黏彈性引論第一版、第二版習(xí)題詳解
第2章 黏彈性的唯象學(xué)論述習(xí)題詳解325
第3章 時(shí)間—溫度等效習(xí)題詳解339
第4章 無定形聚合物的轉(zhuǎn)變與松弛習(xí)題詳解359
第5章 聚合物鏈的統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)題詳解364
第6章 橡膠彈性習(xí)題詳解389
第7章 黏彈性模型習(xí)題詳解401
第8章 化學(xué)應(yīng)力松弛習(xí)題詳解414
第二版 第2章補(bǔ)充習(xí)題詳解418
第二版 第3章補(bǔ)充習(xí)題詳解427
第二版 第4章補(bǔ)充習(xí)題詳解431
第二版 第5章補(bǔ)充習(xí)題詳解434
第二版 第7章補(bǔ)充習(xí)題詳解436
第二版 第8章介電松弛習(xí)題詳解440
附錄1 介電松弛的概念及理論445
附錄2 介電系數(shù)的分子機(jī)理450