PMMA银纹破坏的非线性力学行为研究

发布时间：2020-04-16 10:36

【摘要】： 大部分高聚物的力学性能依赖于温度、持荷时间、加载速率和环境等因素，其中，温度和时间的依赖性尤为显著。同时，银纹化和银纹损伤是高聚物特有的一种现象，细观层次的银纹引发、生长和断裂在聚合物损伤断裂的整个过程中起着承前启后的作用，它是沟通宏、微观变形机制的桥梁，是材料塑性变形的机制之一，同时又是材料宏观破坏以前微观上损伤、破坏的开始，它代表材料微观断裂和屈服之间的一个中间状态，可以看作是聚合物材料宏观断裂的先兆，受到国内外学者们的广泛关注。因此，开展工程聚合物变形、破坏以及时间相依和温度依赖性等非线性力学行为研究，探讨聚合物破坏过程中的非线性力学行为，为聚合物及其复合材料的改性、实现聚合物的工程化与高性能化提供重要的理论依据，具有重要的理论研究意义和实际应用价值。 本文以高分子物理学、含缺陷流变性物体的材料破坏理论为基础，以实验为手段，以工程中常用的PMMA为研究对象，对PMMA银纹破坏的非线性力学行为进行了研究。作者采用显微技术，对PMMA在蠕变或松弛条件下，不同应力水平和不同基温下的PMMA银纹损伤进行了实验研究。经图像处理，得到了在不同应力水平下、不同基温下，PMMA试件纹损伤面密度随时间的变化规律。具体地， 1．根据聚合物时间相依的粘弹性机理，对PMMA试件进行了单轴拉伸蠕变实验，着重研究了高聚物粘弹性变形的非线性及应力水平相关性；在此基础上，对实验数据进行拟合，得到了各个材料参数，并对几种现有的一维蠕变理论进行了对比分析； 2．对PMMA在恒定荷载作用下，不同基温下的PMMA银纹损伤进行了实时在线观测，结果表明：PMMA试件的银纹随持荷时间增加，而且随着温度的升高，可以加剧这种银纹随时间的变化；经图像处理，得到了不同基温下、不同应力水平下，PMMA试件银纹损伤面密度值；进而，对所得数据进行非线性拟合，得到PMMA试件银纹损伤密度随时间演化规律，以及应力水平依赖性； 3．为了探讨聚合物银纹损伤的温度依赖性，也为了进一步研究聚合物银纹的本质，以区别细观银纹与宏观裂纹，对受损PMMA试件(卸载后)在不同温度条件下银纹损伤随时间的变化进行了实验研究，结果表明：PMMA试件的银纹随时间减少，而且随着温度的升高，可以加剧这种银纹随时间的变化；经数据处 武汉理工大学硕士学位论文 理，得到了不同温度条件下，PMMA试件银纹损伤面密度值;进而，对所得数据 进行非线性拟合，得到PMMA试件银纹损伤密度随时间演化规律，以及温度依赖 性。 本文运用高分子物理、含缺陷流变性物体的材料破坏等理论，以实验为基 础，对聚合物变形、破坏以及时间相依和温度依赖性等非线性力学行为进行研 究，试图寻求聚合物银纹损伤的一般规律，为研究聚合物的细观损伤提供了一 种可行的损伤模型与方法。
【图文】：

图像视场为0.704、0.576mm’，由图可知，在恒定的应力作用下，试件银纹损伤密度随时间增加。从图上可看出，同一应力水平下，作用时间短，银纹出现的少而细小(图3一3中I)，随着时间的延长，银纹慢慢发展，密度变大，

武汉理工大学硕士学位论文逐渐变长、变粗(图3一3中W)。3.2.1.2银纹损伤的应力水平相依性实验得到的银纹损伤图像按不同应力水平如图(3一4)所示，由图可知，在相同的作用时间内，所受的应力越大，试件银纹损伤越严重。。“22.92山加aJ二25九护aJ二27.1五荃Pa口=29.2九护a图3一4PMMAP试件对应不同应力水平银纹损伤(30口，lh)3.2.220℃条件下pMMA银纹演化3.2.2.蠕变条件下银纹损伤随时间的演化本试验恒载分为5组，分别为:563N，，58lN，6o0N，620N
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TB322

【引证文献】

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1 蔡振兵;扭动微动磨损机理研究[D];西南交通大学;2009年

本文编号：2629687