軸向拉伸超彈性管局部失穩(wěn)的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、超彈性高分子材料是一種性能獨(dú)特而不可代替的高分子材料，在建筑工程、航空航天、國(guó)防軍事、機(jī)械、生物工程以及其他領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。在現(xiàn)代工程和日常生活中的經(jīng)常使用的超彈性薄壁管結(jié)構(gòu)，在受內(nèi)壓和復(fù)合載荷的時(shí)候，往往會(huì)出現(xiàn)一定的失穩(wěn)起鼓現(xiàn)象。這種特殊的起鼓現(xiàn)象會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的功能以及工程的安全性產(chǎn)生很大的危害，因此，對(duì)這種失穩(wěn)起鼓現(xiàn)象進(jìn)行深入的研究有十分重要的價(jià)值。本文從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面探究軸向拉伸載荷和內(nèi)壓聯(lián)合作用下超彈性薄壁管的局部失穩(wěn)起鼓，主

2、要內(nèi)容包括以下幾方面：
　　采用實(shí)驗(yàn)室氣體加載系統(tǒng)對(duì)軸向拉伸作用下的超彈性管進(jìn)行充氣實(shí)驗(yàn)，觀察超彈性管內(nèi)部壓力的變化和失穩(wěn)起鼓后的形貌變化。同時(shí)，分析軸向拉力、超彈性管的幾何尺寸等因素對(duì)超彈性管失穩(wěn)起鼓的內(nèi)部壓力的影響。
　　基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)有限變形理論，建立軸向拉伸超彈性管充氣時(shí)的控制方程。選用適當(dāng)?shù)膽?yīng)變能函數(shù)描述實(shí)驗(yàn)用超彈性材料，并對(duì)材料參數(shù)進(jìn)行擬合，確定實(shí)驗(yàn)用超彈性材料的本構(gòu)模型。
　　利用打靶法求解控制方程，并

3、計(jì)算軸向拉伸超彈性管在充氣時(shí)的內(nèi)部壓力與體積。對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，探究軸向拉力和初始幾何尺寸對(duì)超彈性管充氣過(guò)程中內(nèi)壓變化的影響，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較分析。同時(shí)，研究超彈性管充氣過(guò)程中的形貌變化，得到了超彈性管不同位置的形貌變化規(guī)律。探究缺陷對(duì)超彈性管充氣時(shí)失穩(wěn)起鼓的影響，在超彈性管中部加入軸對(duì)稱的環(huán)狀缺陷進(jìn)行研究。研究表明，缺陷的存在一定程度上降低了超彈性失穩(wěn)起鼓的臨界壓力，同時(shí)，也降低了超彈性管膨脹到一定體積所需的內(nèi)壓。
　　對(duì)