聚合物软材料率温耦合力学性能及其本构研究

发布时间：2024-02-03 15:35

　　聚合物软物质材料有非常广泛的应用场景,例如飞机、高铁的风挡中抗冲击弹性吸能夹层材料,智能柔性电子材料,软体机器人,医用硅胶及水凝胶材料,以及自然界的生物组织,均属于软物质材料。软物质具有复杂的微观多相几何结构,因而其宏观物理、力学性能多样,确定其宏-微观机理及本构规律仍有相当大的困难。目前构建描述软物质材料复杂力学性能的三维本构模型是国内外学者研究的热点课题。本研究工作旨在通过研究几种典型软材料的力学性能,从宏观的角度进行分析、分类。基于实验结果,构建描述多种力学响应的、涵盖材料温度与应变率耦合以及应力软化效应的本构模型、演化方程,并对其机理进行解释。本研究主要研究成果包括:(1)对透明聚氨酯材料、VHB丙烯酸聚合物材料以及Ecoflex系列有机硅材料进行了一系列的力学实验,包括高、中、低应变率范围及高低温条件下的拉伸断裂实验、循环加卸载实验、应力松弛实验等。基于这些实验分别分析了三种材料力学响应的共性及差异,发现VHB聚合物材料具有典型的粘弹性性能,对应变率、温度的相关性明显,在卸载恢复后可沿相同路径进行加卸载;而Ecofex有机硅则不具明显的粘弹性及温度依赖性,材料初始与再次加载路...

【文章页数】：104 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1VHB4905丙烯酸聚合物试样。

丙烯酸聚合物采用3M公司的商用的高粘性胶带VHB4905丙烯酸聚合物(下称VHB聚合物)。样品厚度为0.5mm,宽度为10mm。为了尽可能保证样品处于均匀变形及单轴应力状态,常温实验一般选取100mm作为样品的标距段,使长宽比为10:1[21,23,47,114,115]。....

图2-2有机硅试样固化成形模具。

有机硅材料采用Smoonth-on公司的Ecoflex系列材料(下称Ecoflex硅胶),包括五种硬度,即肖氏硬度00-50,00-35,00-30,00-20及00-10。该系列材料是双组份铂催化室温固化有机硅。研究采用50mm×5mm×1mm(长×宽×厚)的直试样。首先....

图2-3Ecoflex系列有机硅试样。

透明聚氨酯材料为PPG公司提供的S-123型号材料。原样为厚3mm的,边长300mm的胶片,需用切片机制备试样。对聚氨酯的实验采用两种尺寸。第一种是如图2-4所示用于中应变率实验的10mm×5mm×3mm(标距长×宽×厚)哑铃状试样。这种形状的试样能保证样品断裂发生于标距....

图2-4透明聚氨酯材料试样(表面喷涂散斑)。

图2-3Ecoflex系列有机硅试样。2.2.3实验设备及实验方法

本文编号：3894328