胶结型颗粒复合材料的粘弹性能

发布时间：2017-09-20 20:21

  本文关键词：胶结型颗粒复合材料的粘弹性能

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【摘要】：胶结型复合材料在自然界中广泛存在,它是一种典型的混合物,由基体材料和颗粒材料组成,这两种材料之间取长补短,协同工作,使复合材料有了更为优秀的力学性能,并且具有廉价易得的特性,在现实的各个行业中得到了非常广泛的使用。本文对玻璃微珠和环氧树脂这两种材料组成的典型的胶结型复合材料为例进行分析。它的粘弹性主要体现在松弛、蠕变、应变率敏感、阻尼四个方面。首先从宏观层面上考虑,对这种材料的松弛和蠕变性能进行研究。通过压应变条件下的松弛实验测定整体材料的松弛特性,将其简化成三参数固体模型进行分析,推导得到松弛模量和蠕变柔量,并结合有限元软件,对整体宏观材料的蠕变过程进行了仿真分析。再从微观角度,以压应变条件下的松弛实验得到基体材料的粘弹性能为基础,依托组合球理论,对单个组合球单元的粘弹性性能进行分析得到了其松弛模量,并与宏观材料松弛实验的结果做了对照。对于此种材料的应变率敏感性性能,主要是从实体材料的实验出发,采用低、中、高三种不同的压缩速率,将材料压缩到规定的变形量,并结合应变率敏感的计算公式分析,得到了这种材料应变敏感性的客观规律。对于此种材料的阻尼特性,采用实验测定基本参数和ANSYS仿真相结合的方法分析。首先通过热态动分析实验,在一定温度域内,对多个频率点进行扫频,测定环氧树脂基体材料的损耗因子,进而把实验测得的基体材料的损耗因子放入组合球单元中进行仿真模拟,得到不同颗粒直径的组合球单元的损耗因子,并将组合球单元组装成宏观网络模型,从而计算得到宏观材料的阻尼性能。
【关键词】：复合材料 粘弹性 松弛模量 网络模型 损耗因子
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题研究背景及其意义9-10
• 1.2 胶结型颗粒复合材料10-12
• 1.2.1 松弛蠕变研究现状10-11
• 1.2.2 应变率敏感研究现状11
• 1.2.3 阻尼特性现状11-12
• 1.2.4 仿真模拟现状12
• 1.3 玻璃微珠/环氧树脂复合材料及论文主要研究内容12-14
• 第2章 松弛性能14-31
• 2.1 实验原理与方法14
• 2.1.1 松弛实验14
• 2.2 实验材料及试件制备14-16
• 2.2.1 材料选取14-15
• 2.2.2 试件制备15-16
• 2.3 松弛实验测试16-21
• 2.3.1 测试过程16-17
• 2.3.2 结果分析17-18
• 2.3.3 实验结果参数化18-21
• 2.4 细观分析21-29
• 2.4.1 经典的分析方法21
• 2.4.2 本文的分析过程21-22
• 2.4.3 泊松比的测定22-24
• 2.4.4 组合球单元松弛模量的计算24-29
• 2.5 本章小结29-31
• 第3章 蠕变性能31-39
• 3.1 松弛蠕变对应关系31-32
• 3.2 ANSYS蠕变模拟32-38
• 3.2.1 ANSYS对于蠕变的约定32-34
• 3.2.2 ANSYS对于宏观蠕变的仿真34-36
• 3.2.3 组合球单元蠕变模拟36-38
• 3.3 本章小结38-39
• 第4章 应变敏感性能39-44
• 4.1 应变敏感性实验39
• 4.2 应变敏感性测试39-43
• 4.2.1 应力应变关系39-41
• 4.2.2 应变敏感性系数41-43
• 4.3 本章小结43-44
• 第5章 阻尼性能44-54
• 5.1 分析方法44
• 5.2 实验测定基本参数44-47
• 5.2.1 试件准备45-46
• 5.2.2 试验方法与结果46-47
• 5.3 ANSYS组合球单元分析47-49
• 5.4 宏观网络模型分析49-52
• 5.5 定性分析52
• 5.6 本章小结52-54
• 结论54-55
• 参考文献55-59
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果59-60
• 致谢60

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本文编号：890178