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《西北工业大学》 2007年
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MDYB-3有机玻璃静动态力学行为研究

黄福增  
【摘要】:本文对研磨抛光3号定向航空有机玻璃(MDYB-3)从温度-55℃到120℃,应变率从10~(-3)到2×10~3/S范围内的力学行为进行了深入系统的研究。低应变率(准静态试验)是在CSS-55000系列电子万能试验机上进行,高应变率试验是在分离式Hopkinson拉杆和分离式Hopkinson压杆装置上进行的。为了提高透射杆上的信号噪声比,本试验中将Hopkinson拉杆的透射杆改制为低弹性模量的铝合金材料。试验中试样被直接粘接于Hopkinson入射杆和透射杆之间,为了验证此方法的有效性与可靠性,其所得结果与直接贴应变片在试样上所得的应变进行了比较和验证,从而有效的获得了不同温度不同应变率下材料的动态拉伸性能。应用闭环控制系统对试样进行加温和降温,在温度保持过程中该系统温度的波动范围在±2℃内。试验结果表明:低应变率下MDYB-3的弹性模量和屈服应力随温度的增加而下降,当温度接近玻璃化转变温度时,由于分子链段从“冻结”状态开始向“自由”状态转变使其力学性能趋向于一个定值;当应变率在10~2/S或以上时,该材料的动态压缩模量在低的温度区段时也趋于一个恒定值,但在高温区间却没有类似现象;在动态拉伸试验中观察到了在动态压缩中没有发现的塑性流动和应变硬化的现象,这可能是因为当试样的变形达到一定值时材料的分子链或分子链段的取向已经基本趋于一致,材料的继续变形就要对分子链或链段本身进行拉伸,变形阻力增大,从而出现了塑性流动过程中的塑性变形强化现象;在拉伸与压缩试验中都可以发现,在同一试验温度下,随着应变率的增加,材料的弹性模量也随之增加的现象。并且这种应变率硬化的现象与温度有直接关系,随着温度的升高应变率硬化现象越来越不显著。结合这些系统的试验数据,基于已有的粘弹性本构模型基础,应用时温等效(TTS)原理和WLF(Williams-Landel-Ferry)方程引入一经过改造的位移因子,建立起了一个受温度(-55℃~120℃)和应变率(10~(-3)/S~10~3/S)同时影响的粘弹性本构预测模型。这一本构模型可以预测不同温度不同应变率下MDYB-3的应力应变关系,通过比较表明,本构模型的预测结果与试验结果吻合较好,可以在工程实际中使用。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TQ171

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