工程聚合物熱流變效應(yīng)及其溫度場的研究.pdf

1、高聚物是比較典型的黏彈性材料，其力學(xué)性能依賴于溫度、負(fù)荷時(shí)間、加載速率和應(yīng)變幅值等條件。其中，溫度和時(shí)間的影響尤其明顯。高聚物及其復(fù)合材料正越來越廣泛地應(yīng)用于各種工程結(jié)構(gòu)中。研究高聚物的變形和破壞規(guī)律以及結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，一直是材料和力學(xué)工作者共同關(guān)注和研究的重要問題。 材料的變形過程伴隨有能量形式的轉(zhuǎn)化和溫度的改變，尤其是在變形速度快，局部變形和畸變程度大的情況下，溫度的改變會(huì)非常明顯。這種形變熱效應(yīng)在高應(yīng)變率或交變載荷作用下

2、以及裂紋高速擴(kuò)展過程中更加突出，其絕熱溫升可達(dá)到使材料嚴(yán)重軟化乃至失效的程度。所以研究材料變形過程中的熱耗散，特別是溫度敏感材料變形過程中的能耗具有重要的意義。 本文對(duì)高聚物的非線性流變行為、力學(xué)性能的溫度依賴性以及缺陷演化過程中的形變熱效應(yīng)等若干問題作了較系統(tǒng)的評(píng)述，進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究和理論分析，主要的研究內(nèi)容概述如下: 1．根據(jù)聚合物時(shí)間相依的黏彈性機(jī)理，著重研究了高聚物黏彈性變形的應(yīng)力水平相關(guān)性，在此基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)

3、驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到了各個(gè)材料參數(shù)，并對(duì)幾種現(xiàn)有的一維蠕變理論進(jìn)行了對(duì)比分析。 2．對(duì)無孔洞和有孔洞ABS試件在不同實(shí)驗(yàn)溫度下的彈性模量和屈服極限進(jìn)行了對(duì)比，并且擬合出了ABS材料彈性模量隨溫度的變化規(guī)律。 3．通過有限元分析，得到了孔洞周圍第一主應(yīng)力和Mises應(yīng)力的分布情況，給出了孔洞周圍的塑性區(qū)邊界的表達(dá)式，并構(gòu)造了合理的熱源密度函數(shù)。 4．考慮材料形變與破壞過程中的熱力耦合現(xiàn)象，從不可逆熱力學(xué)的基本定律出