乙烯-四氟乙烯薄膜循环拉伸的黏弹塑性本构模型

发布时间：2021-03-02 05:10

　　对250μm厚乙烯-四氟乙烯（Ethylene-Tetra-Fluoro-Ethylene,ETFE）薄膜进行了单轴循环拉伸试验,通过试验得出ETFE薄膜的应力应变曲线,基于宏观现象和各向同性材料小应变假设,推导了适用于ETFE薄膜单轴循环拉伸第1次加载和卸载的本构方程,编写了采用两步法确定本构方程中参数的程序,利用程序模拟了ETFE薄膜在循环拉伸状态下第1次加载和卸载的应力应变关系.通过与试验得到的应力应变关系对比分析,验证了该本构方程和程序的正确性.提出的ETFE薄膜的本构方程可以较为准确地预测ETFE材料的应力应变关系,为ETFE薄膜结构的分析和计算提供参考. 

【文章来源】：上海交通大学学报. 2016,50(11)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

图１哑铃型试件尺寸［４］（ｍｍ）Ｆｉｇ．１Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｏｆｄｕｍｂ－ｂｅｌｌｓｐｅｃｉｍｅｎ（ｍｍ）

铃型试件，如图１所示．图１哑铃型试件尺寸［４］（ｍｍ）Ｆｉｇ．１Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｏｆｄｕｍｂ－ｂｅｌｌｓｐｅｃｉｍｅｎ（ｍｍ）１．２试验条件（１）塑料薄膜拉伸试验国家标准对拉伸速度的要求［１１］．（２）美国材料测试标准对循环试验持续时间（２０ｍｉｎ）的要求［１２］．综合选取加载卸载速度均为５ｍｍ／ｍｉｎ，试验时室内温度（２４±１）℃．１．３单轴循环拉伸试验试验仪器为ＭＵＬＴＩＴＥＳＴ１－ｉ压力及张力测试系统，如图２所示．试验时采用薄膜专用夹具夹持试件，配置高精度的拉力传感器（ＳＳＭ－ＡＪ－５００Ｎ，精度０．１Ｎ）．试验采用三角波加载，控制最大加载应力为１５ＭＰａ，保证数据采集仪器满足ＥＴＦＥ薄膜屈服后产生的变形；最小加载应力１ＭＰａ，为ＥＴＦＥ薄膜结构形成需要的最小预应力；得出第１次加载、卸载下的应力应变关系，如图３所示．图２试验仪器及加载试件Ｆｉｇ．２Ｔｅｓｔｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓａｎｄｉｔｓｌｏａｄｉｎｇｓｐｅｃｉｍｅｎ图３ＥＴＦＥ薄膜在第１次加载和卸载下单轴循环拉伸应力应变关系曲线Ｆｉｇ．３Ｕｎｉａｘｉａｌｃｙｃｌｉｃｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅｓｏｆＥＴＦＥｆｏｉｌｓａｔｆｉｒｓｔｌｏａｄｉｎｇａｎｄｕｎｌｏａｄｉｎｇ由图３可见，在加载初始即为非线性，在加载过程中材料表现出明显的黏弹性和黏塑性．２本构模型按照高分子材料学理论，半晶体高分子材料可１６６６上海交通大学学报第５０卷

力测试系统，如图２所示．试验时采用薄膜专用夹具夹持试件，配置高精度的拉力传感器（ＳＳＭ－ＡＪ－５００Ｎ，精度０．１Ｎ）．试验采用三角波加载，控制最大加载应力为１５ＭＰａ，保证数据采集仪器满足ＥＴＦＥ薄膜屈服后产生的变形；最小加载应力１ＭＰａ，为ＥＴＦＥ薄膜结构形成需要的最小预应力；得出第１次加载、卸载下的应力应变关系，如图３所示．图２试验仪器及加载试件Ｆｉｇ．２Ｔｅｓｔｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓａｎｄｉｔｓｌｏａｄｉｎｇｓｐｅｃｉｍｅｎ图３ＥＴＦＥ薄膜在第１次加载和卸载下单轴循环拉伸应力应变关系曲线Ｆｉｇ．３Ｕｎｉａｘｉａｌｃｙｃｌｉｃｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅｓｏｆＥＴＦＥｆｏｉｌｓａｔｆｉｒｓｔｌｏａｄｉｎｇａｎｄｕｎｌｏａｄｉｎｇ由图３可见，在加载初始即为非线性，在加载过程中材料表现出明显的黏弹性和黏塑性．２本构模型按照高分子材料学理论，半晶体高分子材料可１６６６上海交通大学学报第５０卷

【参考文献】：
期刊论文
[1]ETFE薄膜单轴循环拉伸力学性能[J]. 胡建辉,陈务军,孙瑞,赵兵,罗仁杰.  建筑材料学报. 2015(01)
[2]ETFE薄膜单轴和双轴拉伸试验与分析[J]. 陈宇峰,陈务军,赵兵.  华南理工大学学报(自然科学版). 2014(10)
[3]ETFE薄膜循环拉伸试验及徐变试验[J]. 吴明儿,慕仝,刘建明.  建筑材料学报. 2008(06)
[4]ETFE气囊膜形态、结构特性与材料性能试验[J]. 陈务军,唐雅芳,任小强,董石麟.  建筑科学与工程学报. 2007(03)
[5]建筑膜材力学性能与焊接缝合性能试验研究[J]. 陈务军,唐雅芳,赵大鹏,任小强,付功义,董石麟.  空间结构. 2007(01)



本文编号：3058671