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高聚物是比较典型的黏弹性材料,其力学性能依赖于温度、负荷时间、加载速率和载荷大小等条件。其中,时间、温度和应力的影响尤其明显,在一定条件下,它们对高聚物黏弹性能的影响具有等效性。通常,高聚物在常温低应力条件下的长期力学性能与高温高应力条件下的短期力学性能相当。本文首先简述高聚物的基本力学性能及其影响因素,然后介绍了可用于高聚物长期力学性能加速表征的时间-温度等效原理、时间-应力等效原理和时间-温度-应力等效原理,最后应用这些等效原理对聚丙烯(PP)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的蠕变性能进行分析和加速表征。具体的研究工作及结果如下:1.在不同温度和应力水平下对PP和PMMA进行了短期蠕变测试。结果表明,低应力条件下材料表现为线黏弹性,中等或高应力下材料呈现非线性黏弹性,线性-非线性黏弹性转变的临界应力与温度相关,温度越高,临界应力越低。在本文测试条件范围内,临界应力随温度升高而线性降低。2.介绍和分析了时间-温度等效原理、时间-应力等效原理和时间-温度-应力等效原理。分析指出:在恒温时,时间-温度-应力等效原理退化为时间-应力等效原理;在恒应力时,时间-温度-应力等效原理退化为时间-温度等效原理。3.在不同温度和应力水平下对PP进行了短期蠕变测试,分析了应力对PP蠕变行为时间-温度等效性的影响。结果表明:不同应力下的时间-温度移位因子是不同的。16MPa的应力作用下,对应于26℃的短期(1500s)蠕变柔量测试数据,可以用来预估14℃时长达3天的蠕变性能。4.在不同温度和应力水平下对PMMA进行了短期蠕变测试,基于时间-温度-应力等效原理,采用两种不同顺序的分步移位方案对PMMA的长期蠕变性能进行加速表征。并给出相应的移位因子和加速表征所能预测的时间尺度。研究结果验证了时间-温度-应力等效原理关于分步移位表述的可行性。与时间-温度等效原理和时间-应力等效原理相比,时间-温度-应力等效原理更有优势作为高聚物长期黏弹性能的加速表征方法。