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硬质聚氨酯弹性体制备及其本构研究

吴晔  
【摘要】:SPS复合钢板是一种新型夹层结构材料,由于具有强度高、抗冲击、抗疲劳、防火、保温、成本低等众多优点,已经广泛的应用于船板、桥梁、体育设施等工程领域。自SPS复合钢板问世以来,其中的芯子—硬质聚氨酯弹性体引起了国内外学者的广泛研究。研究领域涉及聚氨酯弹性体的制备工艺、力学性能分析,等效优化等等,但是有关于聚氨酯弹性体的本构建模研究还不多见。因此,本文首先制备了一种聚氨酯弹性体,借助单轴压缩实验,考虑压缩应变率变化的条件下,对聚氨酯弹性体的应力应变进行了深入研究,建立了三种聚氨酯弹性体压缩本构模型,分析了三种模型的适用条件,同时研究了聚氨酯弹性体的压缩应力松弛问题。具体内容如下: 1.介绍了聚氨酯弹性体的制备原理,聚氨酯弹性体的实验室制备工艺,包括实验材料仪器、实验制备过程、实验注意事项等等。 2.通过阅读大量国内外相关文献,对聚氨酯弹性体的两种建模方法—超弹性建模和粘弹性建模进行综述性研究。 3.在不同应变率下,对聚氨酯弹性体进行压缩实验,揭示了聚氨酯弹性体在不同应变率下的应力-应变关系;在线性模型、Yeoh三项展开模型、Mooney-Rivlin五项展开式模型三种超弹性本构模型的基础上,采用origin8.0软件拟合聚氨酯弹性体的压缩应力-应变曲线,给出了适用条件,并简单的分析了三种超弹性本构模型的优缺点,以供工程设计时参考。 4.在七个不同应变位置,对聚氨酯弹性体进行压缩松弛实验,揭示了聚氨酯弹性体的应力-时间关系,在一种线性三参数固体粘弹模型基础上,采用origin8.0软件拟合聚氨酯弹性体的压缩应力-时间曲线,给出了适用条件,并分析了其参数与应变的关系。


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