有機玻璃在液閃中的蠕變行為及耐壓球殼穩(wěn)定性研究.pdf

1、有機玻璃因其良好的綜合力學性能以及光學特性被廣泛地用作承壓設備的主體材料，運用到建筑結構、航空航天、醫(yī)療設備和物理研究等領域。多樣化的服役環(huán)境會對有機玻璃的力學性能產生影響，特別是其蠕變性能，將直接影響到結構的長期使用壽命。因此，了解和掌握有機玻璃的在特定條件下的長期力學性能顯得尤為重要，對充分合理地利用有機玻璃材料具有重要的理論意義和指導價值。而對于承受外壓的有機玻璃薄壁殼體，屈曲失穩(wěn)是一種常見的失效形式，將有可能引發(fā)嚴重的工程事故，

2、需要進行防屈曲設計。
　　本研究主要內容包括：⑴應用一種耐液體蠕變試驗機，對浸泡在液閃中的有機玻璃試樣分別進行了恒溫變載以及恒載變溫蠕變試驗，獲得其短期蠕變行為。基于短期試驗數據，采用時間-應力等效原理（TSSP）以及時間-溫度等效原理（TTSP）加速表征有機玻璃的長期蠕變行為；并采用 Burgers蠕變模型和 Findley經驗方程描述有機玻璃的短期蠕變行為。⑵對浸泡在液閃中的有機玻璃試樣開展蠕變斷裂試驗，驗證了加速表征方法的可

3、靠性與準確性；探索并得到了應力與有機玻璃斷裂時間的關系式；引入非線性粘性元件構造了可以描述有機玻璃蠕變全過程的非定常 Burgers蠕變模型，并編寫了該模型的User-defined Material Mechanical behavior( UMAT)子程序。⑶開展了有機玻璃薄壁半球殼外壓屈曲試驗和有限元數值模擬研究，采用高速攝像機捕捉了有機玻璃半球殼的屈曲模態(tài)，應用動態(tài)電阻應變儀測得了球殼外表面的應力分布；驗證了非線性有限元屈曲分析

4、方法對有機玻璃球殼的適用性與準確性，探討了初始幾何缺陷幅值對有機玻璃球殼屈曲臨界載荷的影響；確定了基于非線性有限元屈曲分析的有機玻璃球殼外壓穩(wěn)定性安全系數，并給出了可以滿足穩(wěn)定性要求的江門中微子探測器結構方案。⑷開展了有機玻璃球殼的蠕變屈曲研究。推導了有機玻璃球殼的蠕變屈曲臨界載荷計算公式，從理論上分析有機玻璃的蠕變行為對結構長期穩(wěn)定性的影響；利用編寫的非定常Burgers蠕變模型UMAT子程序，對有機玻璃球殼進行蠕變屈曲分析，得到了蠕