形狀記憶聚合物及其纖維增強復合材料的粘彈性本構理論與實驗驗證.pdf

1、形狀記憶聚合物及其復合材是一種在外界激勵作用下能夠產生較大的回復變形的一種嶄新的智能材料，這種材料除了能夠結構承載外，還可以主動變形，因此在航空航天智能結構領域有極其廣泛的應用前景。在研究材料性能時主要考查材料的彎曲變形，回復驅動等動態(tài)性能。對材料基體及復合材料的力學理論分析能夠使其在應用中更為理性的發(fā)揮作用。
　　本文針對面向航空航天應用的熱驅動熱固性環(huán)氧形狀記憶聚合物及其碳纖維增強復合材料，深入研究了形狀記憶聚合物的熱力學粘彈

2、性本構理論，分析解釋其形狀記憶和恢復特性，進而深入研究其纖維增強復合材料的變形機理，為形狀記憶聚合物材料在主動變形結構中的應用打下一定基礎。
　　本論文研究內容如下：（1）形狀記憶聚合物熱粘彈性性能表征。通過動態(tài)機械分析（DMA）實驗，恒溫單軸拉伸實驗，恒溫熱應力松弛，恒溫蠕變實驗等表征形狀記憶聚合物的基本熱-力學性能，確定基本熱粘彈性材料常數；（2）建立形狀記憶聚合物的熱力學粘彈性本構理論。在實驗的基礎上，利用有限變形Prony

3、級數形式形式的本構理論研究形狀記憶聚合物的變形特性，利用ABAQUS軟件對所建立的形狀記憶模型進行模擬，探討材料在形狀回復過程中的變形特性；（3）建立形狀記憶聚合物復合材料的本構理論。利用細觀力學的均勻化理論對纖維增強的形狀記憶聚合物復合材料建立變溫粘彈性力學模型，并得到復合材料的等效力學性能和等效熱膨脹系數。利用ABAQUS軟件對形狀記憶聚合物復合材料進行模擬；（4）制備并表征碳纖維增強的形狀記憶聚合物復合材料。通過恒溫拉伸，恒溫三點