PVC膜材料的雙軸拉伸試驗(yàn)研究及其工程應(yīng)用.pdf

1、隨著膜結(jié)構(gòu)建筑的日益增多，膜材料已成為繼磚石、木材、鋼材、混凝土和玻璃之后的第六大建筑材料。本文從試驗(yàn)研究與理論分析出發(fā)，對(duì)PVC膜材料在雙軸拉伸作用下的力學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。 鑒于目前國(guó)內(nèi)精密的雙軸拉伸設(shè)備較少，因此關(guān)于膜材料在雙軸拉伸作用下性能的研究相對(duì)缺乏。上海大學(xué)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心引進(jìn)了德國(guó)Zwick公司制造的Zwick/Roell-Z010雙軸拉伸設(shè)備，為木文試驗(yàn)的開(kāi)展進(jìn)行提供了條件。 首先進(jìn)行了PVC膜材料的單軸

2、拉伸試驗(yàn)，為雙軸試驗(yàn)提供了所需的應(yīng)力水平強(qiáng)度等參數(shù)。為了掌握膜材料在雙軸拉伸作用下的力學(xué)性能，本文對(duì)試件形式、加載方案和數(shù)據(jù)采集方法進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)兩種PVC膜材料進(jìn)行了7種應(yīng)力比下的雙軸拉伸試驗(yàn)，研究了不同應(yīng)力比對(duì)PVC膜材料力學(xué)性能的影響。本次試驗(yàn)為進(jìn)行PVC膜材料在雙軸拉伸作用下力學(xué)性能的理論分析獲取了大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)。 在雙軸拉伸作用下，PVC膜材料具有明顯的非線性、正交異性和非彈性的性能：通過(guò)對(duì)滯回曲線的研究，得到了膜材料

3、的變形特性及卸載特性；為了模擬試驗(yàn)研究中整個(gè)應(yīng)力-應(yīng)變的反應(yīng)過(guò)程，建立了膜材料在雙軸拉伸作用下應(yīng)力-應(yīng)變的新模型，即考慮經(jīng)緯向應(yīng)力比的R-σ-ε方程；研究了膜材料在雙軸拉伸作用下的彈性模量，提出了分別考慮找形階段和受力階段的兩階段雙模量模型，并與現(xiàn)有模型進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證了此模型的有效性；推導(dǎo)了雙軸拉伸作用下經(jīng)緯向應(yīng)變之間的關(guān)系(泊松比)，結(jié)合試驗(yàn)所得的變形特性，就經(jīng)緯向應(yīng)力比R≤0.5時(shí)，經(jīng)向彈性模量為負(fù)這一現(xiàn)象作了分析說(shuō)明。

4、 膜結(jié)構(gòu)建筑在大氣環(huán)境中受陽(yáng)光、溫度、水汽等因素的影響，將產(chǎn)生老化現(xiàn)象。針對(duì)這一問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了室內(nèi)人工老化試驗(yàn)，提出了模量修正系數(shù)，導(dǎo)出了以紫外光輻射能為變量的人工老化與自然老化試驗(yàn)之間的相關(guān)方程，使得能以人工老化的結(jié)果預(yù)測(cè)自然老化的結(jié)果。 結(jié)合本文上述試驗(yàn)和研究所得的一些相關(guān)的PVC膜材料的力學(xué)參數(shù)，使用PVC膜材料對(duì)上海火車站風(fēng)雨篷進(jìn)行了試設(shè)計(jì)。在用Ansys進(jìn)行膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，詳細(xì)說(shuō)明在找形設(shè)計(jì)階段和荷載設(shè)計(jì)階段的具體步驟