形狀記憶聚合物材料熱機械性質(zhì)研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、形狀記憶聚合物(Shape Memory Polymer,SMP)作為新型智能材料，具有重量輕、記憶效應(yīng)突出以及易成形等優(yōu)點，應(yīng)用遍及紡織工業(yè)、生物化學(xué)以及航空航天等領(lǐng)域，最近幾年頗受學(xué)術(shù)界關(guān)注。本文基于粘彈性理論并應(yīng)用分數(shù)階微積分理論構(gòu)建新型本構(gòu)模型來表征形狀記憶聚合物力學(xué)響應(yīng)，同時采用有限元分析手段研究SMP形狀記憶熱機械響應(yīng)。主要內(nèi)容如下：
　　首先，應(yīng)用分數(shù)階微積分理論構(gòu)建分數(shù)階Poynting-Thomson模型來研究形

2、狀記憶聚合物的粘彈性響應(yīng)，給出表征SMP力學(xué)行為的本構(gòu)關(guān)系式。利用形狀記憶聚氨酯試驗結(jié)果通過非線性擬合確定模型參數(shù)，并與傳統(tǒng)整數(shù)階本構(gòu)模型比較。結(jié)果表明，分數(shù)階Poynting-Thomson模型在描述SMP應(yīng)力松弛和蠕變響應(yīng)時具有明顯優(yōu)勢，而在描述SMP常應(yīng)變速率拉伸響應(yīng)時，其結(jié)果近似于傳統(tǒng)模型。然后構(gòu)建了分數(shù)階Zener模型，并對形狀記憶環(huán)氧樹脂的自由恢復(fù)響應(yīng)進行了預(yù)報。結(jié)果顯示分數(shù)階Zener模型能充分表征SMP的自由恢復(fù)響應(yīng)。同

3、時應(yīng)用分數(shù)階Zener模型研究了不同記憶因子、不同升溫速率以及最高恢復(fù)溫度下的自由恢復(fù)響應(yīng)?？傮w而言，參數(shù)較少的分數(shù)階模型能更準確地描述SMP粘彈性響應(yīng)。
　　其次，利用有限元軟件ABAQUS模擬分析形狀記憶聚合物的形狀記憶過程，研究了整個熱機械過程中應(yīng)力、應(yīng)變與溫度三者之間的變化關(guān)系，并針對應(yīng)力恢復(fù)響應(yīng)過程中應(yīng)力出現(xiàn)先下降后回升的現(xiàn)象進行了理論分析。最后討論了溫度、熱膨脹系數(shù)、降溫速率以及升溫速率對形狀記憶聚合物熱機械響應(yīng)的影響

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