PE基木塑复合材料蠕变性能研究及测试装置设计

发布时间：2017-06-25 12:15

  本文关键词：PE基木塑复合材料蠕变性能研究及测试装置设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：木塑复合材料在实际应用中,有很大一部分是做为建筑铺板或是结构承重板来使用。由于木塑复合材料具有蠕变特性在某些情况下会产生较大的蠕变变形,产生结构失效与安全性问题。因此有必要对木塑板材的蠕变特性进行研究,明晰其蠕变规律、蠕变影响因素等,这对于科学的使用木复合材料并拓展其使用范围有较大意义。本文以高密度聚乙烯(HDPE)、杨木粉为主要原料,通过正交试验法对木塑板材的原材料比例以及工艺参数进行试验设计,利用熔融挤出方式制成不同配方的PE基木塑复合板材研究其弯曲蠕变性及其相关性能。利用无损检测方法对PE基木塑板材的动态弹性模量进行了检测,并利用回归分析法研究不同原材料比例以及工艺参数,对木塑板材的动态弹性模量的影响,其中木塑比与偶联剂为显著因素。建立了回归与GM预测模型对PE基动态弹性模量进行预测,其中GM(1,N,X(0))模型的预测结果最优。参照美国ASTM标准对PE基木塑板材的抗弯强度进行检测,为蠕变加载载荷提供依据。根据蠕变试验需要自行设计了蠕变测试装置,并利用该装置对PE基木塑板材进行了的弯曲蠕变试验。根据蠕变试验结果对影响PE基木塑板材蠕变性的相关因素以及趋势进行了分析,结果表明在不同载荷条件下各个因素对蠕变性能影响的程度是不同的,蠕变恢复率的分析中显示木粉含量是第一影响要素。在参考工艺因素中以蠕变量最小为目标进行了最优组合分析。利用一次二阶矩法对木塑板材的可靠性进行了计算,发现木塑板材的蠕变性对可靠性有较大影响,在载荷比较小时(30%载荷)木塑板材的蠕变可靠性(24h)很高为100%,而随着载荷的增加可靠性开始降低,而在70%载荷时所有配方会在短时间内蠕变断裂,可靠性(24h)为零。利用粘弹性力学的相关知识对PE基木塑板材的粘弹性变形行为进行了分析。并利用不同力学模型以及数学模型对蠕变曲线进行拟合取得较好的拟合效果可为结构用木塑板材的蠕变量预测提供参考。
【关键词】：木塑复合材料 动态弹性模量 蠕变性 蠕变预测
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB332
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 引言8-9
• 1.2 木塑复合材料蠕变特性研究现状9-11
• 1.2.1 国外研究现状9-10
• 1.2.2 国内研究现状10-11
• 1.3 蠕变及相关研究总结11-12
• 1.4 本论文的研究意义12
• 1.5 本论文主要研究内容12-13
• 2 试样制备及力学实验13-21
• 2.1 实验设备及材料13
• 2.2 试样制备及弯曲性能测试13-17
• 2.2.1 试件配方因素正交试验设计13-15
• 2.2.2 木塑复合材料力学性能检测15-17
• 2.3 木塑复合材料的无损检测17-20
• 2.3.1 纵向振动理论17-18
• 2.3.2 弯曲振动理论18-20
• 2.4 本章小结20-21
• 3 动态弹性模量分析及预测21-28
• 3.1 影响动态弹性模量的优势因素分析21-22
• 3.2 木塑比对动态弹性模量的影响22-23
• 3.3 偶联剂对动态弹性模量的影响23
• 3.4 动态弹性模量预测模型对比与分析23-27
• 3.4.1 回归预测模型23-24
• 3.4.2 基于灰色理论系统的GM(1,N)建模24-26
• 3.4.3 三个模型的预测结果分析26-27
• 3.5 本章小结27-28
• 4 木塑复合材料蠕变测试装置设计28-37
• 4.1 蠕变测试台架设计28-29
• 4.2 蠕变测试加载装置29-34
• 4.3 数据采集装置34-36
• 4.3.1 数据采集卡与位移传感器参数34-35
• 4.3.2 基于DLL的数据采集卡驱动35-36
• 4.4 本章小结36-37
• 5 PE基木塑板材蠕变及其影响因素分析37-52
• 5.1 木塑板材蠕变试验37-38
• 5.2 木塑板材24h蠕变量影响因素分析38-40
• 5.3 木塑板材240h蠕变量影响因素分析40-41
• 5.4 PE基木塑板材蠕变规律分析41-44
• 5.4.1 木塑比对24h蠕变量的影响41-42
• 5.4.2 木塑比对24h蠕变趋势的影响42-44
• 5.5 24h蠕变恢复趋势分析44-47
• 5.6 24h蠕变量最优组合分析47-48
• 5.7 木塑板材蠕变性对结构可靠性的影响48-51
• 5.8 本章小结51-52
• 6 PE基木塑板材蠕变量预测分析52-60
• 6.1 木塑板材蠕变量预测力学模型52-53
• 6.2 24h蠕变不同预测模型对比分析53-59
• 6.3 本章小结59-60
• 结论60-62
• 参考文献62-65
• 攻读学位期间发表的学术论文65-66
• 致谢66-67

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