基于粘彈性理論高分子材料形狀記憶過程的有限元數(shù)值模擬.pdf

1、形狀記憶高分子(SMPs)是一種具有形狀記憶功能的智能材料。近十年來各國學者針對該材料的本構(gòu)關(guān)系進行了深入的研究，已經(jīng)提出了一些本構(gòu)理論用來描述材料的形狀記憶機理。由于SMP的形狀記憶機理較為復雜，本構(gòu)模型構(gòu)造時牽涉理論很多，且非線性的本構(gòu)方程難于求解，所以目前仍然沒有形成一套成熟的本構(gòu)模型與有效的求解方法用來模擬SMP的形狀記憶過程。 本文采用粘彈性高分子理論結(jié)合有限元數(shù)值模擬的方法，運用通用非線性有限元軟件MSC.Marc對

2、SMP形狀記憶過程進行了計算模擬，得到了較為合理的應(yīng)力應(yīng)變、應(yīng)力溫度與應(yīng)變溫度等本構(gòu)關(guān)系，分析了溫度對材料模量的影響，熱膨脹系數(shù)與升溫速度對SMP形狀記憶效果的影響。通過與日本學者Tobushi和美國學者Yiping Liu的實驗與計算結(jié)果比較，發(fā)現(xiàn)本文所采用的基于粘彈性理論的有限元數(shù)值模擬方法可以正確描述SMP的形狀記憶過程，也可以準確分析各主要參數(shù)變化對形狀記憶過程所帶來的影響，尤其在分析熱膨脹系數(shù)與彈性模量對應(yīng)變與應(yīng)力變化的影響時