工程聚合物熱流變效應及其溫度場的研究.pdf

1、高聚物是比較典型的黏彈性材料，其力學性能依賴于溫度、負荷時間、加載速率和應變幅值等條件。其中，溫度和時間的影響尤其明顯。高聚物及其復合材料正越來越廣泛地應用于各種工程結構中。研究高聚物的變形和破壞規(guī)律以及結構與性能的關系，一直是材料和力學工作者共同關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，溫度的改變會非常明顯。這種形變熱效應在高應變率或交變載荷作用下

2、以及裂紋高速擴展過程中更加突出，其絕熱溫升可達到使材料嚴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。 本文對高聚物的非線性流變行為、力學性能的溫度依賴性以及缺陷演化過程中的形變熱效應等若干問題作了較系統(tǒng)的評述，進行了相關的實驗研究和理論分析，主要的研究內(nèi)容概述如下: 1．根據(jù)聚合物時間相依的黏彈性機理，著重研究了高聚物黏彈性變形的應力水平相關性，在此基礎上，對實

3、驗數(shù)據(jù)進行擬合，得到了各個材料參數(shù)，并對幾種現(xiàn)有的一維蠕變理論進行了對比分析。 2．對無孔洞和有孔洞ABS試件在不同實驗溫度下的彈性模量和屈服極限進行了對比，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力和Mises應力的分布情況，給出了孔洞周圍的塑性區(qū)邊界的表達式，并構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，從不可逆熱力學的基本定律出