单向纤维增强形状记忆聚合物复合材料弯曲性能研究

发布时间：2020-08-24 09:59

【摘要】：形状记忆聚合物(SMP)作为新型智能材料具有低密度、大变形及转变温度可调等优点。采用连续纤维作为增强体的SMP复合材料(EMC)在保有SMP优点的同时提高了材料的强度、刚度以及恢复速度,因而在空间可展开结构中具有广阔应用前景。在高温激活状态下,形状记忆聚合物基体处于软化状态,不能对纤维形成良好的支撑,在承受弯曲载荷作用时纤维极易发生微屈曲,使层合板达到较大应变而不发生破坏。根据纤维屈曲方向的不同可以分为面内屈曲和面外屈曲两种模式,根据最小能量原理,通过对比发现面内屈曲模式总变形能始终低于面外屈曲,从而确定理论上EMC层合板弯曲时更趋向于发生面内屈曲模式。将EMC层合板等效为均质的横观各向同性材料,纤维面内屈曲时会引起压缩区域刚度发生非线性变化。采用能量方法推导出以临界屈曲为分界点的材料线性-非线性本构模型。根据应力平衡得出中性层位置的变化规律,并进一步计算出横截面弯矩与弯曲应变的关系。结果表明,与现有模型相比,本文的模型与实验结果吻合度更高。在线性-非线性本构模型的基础上,采用用户子程序(UMAT)建立EMC层合板四点弯曲有限元模型,研究弯矩与弯曲应变关系。有限元计算结果与实验吻合度较好,且在小应变段效果优于理论模型。本文的研究成果为预测EMC层合板弯曲性能提供了理论依据,有利于促进其在工程中得到广泛应用。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ317;TB332

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 周卿;卢洋;;热致形状记忆聚合物研究进展[J];橡塑资源利用;2010年04期

2 魏X;朱光明;唐玉生;;电致型形状记忆聚合物复合材料的研究进展[J];材料导报;2011年07期

3 舒浩然;;基于粘弹性的形状记忆聚合物力学性能研究[J];江苏航空;2012年S1期

4 李兆龙;;奇妙的形状记忆聚合物[J];今日科技;1988年10期

5 刘德春;聚氨酯类形状记忆聚合物[J];合成橡胶工业;1989年01期

6 沈云初;;形状记忆聚合物的开发[J];橡胶参考资料;1989年01期

7 郭瑞斌;胡惹惹;李莉;孟劭聪;莫尊理;;形状记忆聚合物及其应用[J];化学教育;2014年16期

8 杨永春,王永岗;形状记忆聚合物及其在结构损伤模拟实验中的应用[J];工程塑料应用;2003年12期

9 张静;形状记忆聚合物及其在智能纺织品中的应用[J];上海纺织科技;2004年02期

10 姜敏,彭少贤,郦华兴;形状记忆聚合物研究现状与发展[J];现代塑料加工应用;2005年02期

相关会议论文 前10条

1 兰鑫;吕海宝;吴雪莲;张大伟;王肖华;刘彦菊;冷劲松;;形状记忆复合材料及其在展开结构中的应用[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集（上册）[C];2008年

2 李郑发;王正道;畅若妮;;形状记忆聚合物粘弹特性实验研究[A];第十二届全国实验力学学术会议论文摘要集[C];2009年

3 冷芳芳;谭祥军;;形状记忆聚合物及其复合材料的力学研究近展[A];北京力学会第14届学术年会论文集[C];2008年

4 胡金莲;丁雪梅;;形状记忆聚合物用于开发智能纺织品[A];第二届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2002年

5 时光辉;杨庆生;;形状记忆聚合物复合材料等效力学性能研究[A];第17届全国复合材料学术会议（智能与功能复合材料分论坛）论文集[C];2012年

6 赵军;王晓燕;陈敏;赵晓东;王祯文;党智敏;Lan Ma;陈凤华;;基于聚烯烃的新型形状记忆聚合物的制备及应用[A];2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题F：功能高分子[C];2013年

7 陶然;时光辉;杨庆生;;形状记忆聚合物基于本构模型的数值方法[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年

8 王正道;汪越胜;;形状记忆聚合物复合材料屈曲变形分析模型[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集（下）[C];2007年

9 宋卫宾;王正道;;环氧树脂基形状记忆聚合物制备及性能研究[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年

10 郭晓岗;刘立武;刘彦菊;冷劲松;;形状记忆聚合物的蠕变与应力松弛行为研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

相关博士学位论文 前8条

1 李鹏;形状记忆聚合物薄膜的制备及其性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 谭巧;形状记忆环氧聚合物及其复合材料的典型力学行为研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

3 吕海宝;电驱动与溶液驱动形状记忆聚合物混合体系及其本构方程[D];哈尔滨工业大学;2010年

4 张大伟;苯乙烯形状记忆聚合物及其光、磁驱动特性的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

5 兰鑫;形状记忆聚合物复合材料及其力学基础研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

6 陈红梅;基于氢键相互作用的形状记忆聚合物的研究[D];西南交通大学;2014年

7 李郑发;形状记忆聚合物及其复合结构热力学性质研究[D];北京交通大学;2011年

8 熊志远;形状记忆聚合物复合材料折叠变形机理的研究[D];北京交通大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 彭宁;基于形状记忆复合材料的可展开天线设计及实验研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 孙梅;基于形状记忆聚合物的骨折外固定器件研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

3 郑宁;高应变形状记忆聚合物[D];浙江大学;2016年

4 郭达;光致形状记忆聚合物作动器及自调谐式俘能器的研究[D];浙江大学;2016年

5 刘猛;形状记忆聚合物本构方程的构建及实验验证[D];浙江理工大学;2016年

6 涂金岽;单向纤维增强形状记忆聚合物复合材料弯曲性能研究[D];南京航空航天大学;2015年

7 畅若妮;形状记忆聚合物热力学实验研究及其复合材料屈曲变形机理分析[D];北京交通大学;2009年

8 封硕;形状记忆聚合物泡沫性能分析[D];哈尔滨工业大学;2013年

9 张启伟;基于双马来酰亚胺树脂的形状记忆聚合物的合成及表征[D];哈尔滨工业大学;2013年

10 张磊;基于形状记忆聚合物的智能模具的设计与研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

本文编号：2802312