不同加载方式下应变率对有机玻璃力学行为的影响

发布时间：2020-06-03 03:00

【摘要】：有机玻璃属于典型的非晶态高聚物,因其透光较好,而且易加工,造价低,化学性质稳定,强度高,故广泛服役于各种环境。作为一种典型的高分子材料,有机玻璃具有显著的粘弹性特征。本文在不同加载方式下研究了应变率对有机玻璃力学行为的影响,主要研究内容如下:采用有机玻璃圆柱试样作为试验对象,在三种不同应变率下分别做了单轴压缩实验及压剪复合加载实验,单压应力应变曲线表明有机玻璃受单压载荷时弹性模量和屈服强度均随应变率提高而增大。根据复合加载实验数据,发现应力偏张量第二不变量随应力张量第一不变量的增加而线性降低,表明增大静水压可以提高有机玻璃在压剪二向应力状态下的屈服强度;确定了率相关屈服准则的材料参数,得到了有机玻璃的率相关屈服面,结果表明随应变率的升高屈服面发生各向膨胀,进而验证了有机玻璃为一种典型的应变率敏感材料。基于对有机玻璃圆柱试样分别采用三种应变率进行了循环加卸载压缩实验,研究了应变率和预应变对有机玻璃的峰值应力、卸载模量和粘性的影响。同时通过分析耗散能密度随循环次数增加的变化趋势,提出了一个幂指数模型,并详细讨论了该模型参数的变化趋势及其影响因素,进而验证了有机玻璃受到循环载荷作用时耗散能的演化规律对应变率的敏感性。在准静态实验条件下,采用三组不同的应变率对有机玻璃圆柱试件进行了单调压缩及循环加卸载实验。采用累积耗散能和弹性储能极限来衡量材料的失效,发现有机玻璃失效时的能量不仅受单调加载和循环加卸载的影响,而且具有明显的应变率相关性,具体结论如下:有机玻璃试件单调压缩至密实之前,损伤程度和应变率正相关,在循环载荷下,损伤程度和应变率负相关;对于单压加载时,高应变率下材料的弹性储能极限更小,达到弹性储能极限之前,耗散能较其他两个低应变率的更大;对于三组应变率下的循环加卸载,低应变率对应的累积耗散能增长最快;低应变率下循环载荷降低弹性储能极限,材料在受到循环载荷时较单压更容易失效;高应变率下循环载荷提高弹性储能极限,材料在受到单压时较循环载荷更容易失效。
【图文】：

1图 1-1 有机玻璃应用领域Figure 1-1 The application field of PMMA有机玻璃受到较高速载荷时虽表现出较高的韧性，，但其失效或断裂相应的韧性

图 2-1 PMMA 试样规格Figure 2-1 PMMA sample specifications用的试验仪器为济南普业万能试验机(WD-P410
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ325.7

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本文编号：2694185