含缺陷聚合物熱力耦合效應數(shù)值模擬.pdf

1、聚合物在工業(yè)界應用廣泛，其材料和結(jié)構(gòu)在其生產(chǎn)制造和使用過程中，往往會因出現(xiàn)裂紋、空穴、空洞以及位錯、夾雜和界面損傷等各種缺陷而成為含缺陷物體。含缺陷物體在其破壞過程中，能量的耗散是以塑性變形功、形成斷面的表面能及損傷能等多種形式進行的，其中塑性變形功又主要以熱的形式耗散，從而在缺陷局部形成溫度場，而這種溫度場的變化某種程度上反映了缺陷的演化。因此，開展工程聚合物變形、破壞以及時間相依性等非線性力學行為及其實驗研究，探討聚合物破壞過程中的

2、熱力耦合效應，建立含缺陷演化的宏觀破壞模型與非線性流變響應方程，對工程聚合物的耐久性、長期使用壽命進行估計，具有重要的理論意義和應用價值，為聚合物及其復合材料的改性、實現(xiàn)聚合物的工程化與高性能化提供重要的理論依據(jù)。
　　 本文首先綜合運用彈塑性力學，損傷力學，斷裂力學等相關(guān)理論，給出了含缺陷聚合物應力應變的計算方法，并對含小縫聚合物以及含小孔聚合物進行模擬分析，給出了第一至第四強度理論相應的相當應力云圖。通過和實際試驗結(jié)果相比較

3、，發(fā)現(xiàn)第四強度理論更符合實際，為后續(xù)的溫度場計算打下了基礎(chǔ)。
　　 其次對聚合物缺陷附近塑性區(qū)進行分析，得到了含缺陷聚合物裂尖塑性區(qū)模型，并對含圓孔缺陷高聚物以及含小縫缺陷高聚物進行了缺陷附近塑性區(qū)模擬，得出了缺陷附近塑性剪切應變率變化圖。模擬結(jié)果表明含缺陷聚合物裂尖塑性區(qū)形狀介于第二應力云圖和Mises應力云圖之間。
　　 最后對含缺陷聚合物的變形過程和能量轉(zhuǎn)換之間關(guān)系進行分析，并仔細分析聚合物的熱動力學問題，對含缺陷