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PMMA银纹损伤的实验研究

周衍领  
【摘要】: 银纹化和银纹损伤是高聚物特有的一种现象,受到国内外学者们的广泛关注。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。它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。银纹引发以后,它不断生长继而发生断裂,形成微裂纹。微裂纹的串接将产生较大的裂纹或空洞化,并最终导致材料的整体宏观断裂。 本文以实验为主要手段,以PMMA为研究对象,采用显微技术对高聚物蠕变条件下的银纹损伤引发和扩展进行了实时在线观测。对PMMA试件银纹损伤情况进行在线实时的图像采集,经图像处理软件的分析,得到了PMMA试件在不同时间和不同应力水平下的银纹损伤面密度,并给出了PMMA试件银纹损伤面密度随时间和应力的变化而变化的规律。同时运用高分子物理、含缺陷流变性物体的材料破坏理论等知识,对无孔洞PMMA试件和有孔洞PMMA试件蠕变条件下非线性粘弹性行为及其银纹损伤现象进行了研究、分析与探讨,通过对蠕变条件下的PMMA试件的单轴拉伸实验研究和理论分析,以PMMA试件的银纹损伤面密度值为损伤变量,来尝试寻求PMMA银纹损伤的一般规律,为研究PMMA的细观损伤提供了一种可行的损伤模型。 本文通过实验研究得到如下成果: 1、基于有孔洞PMMA试件和无孔洞PMMA试件的蠕变条件下单轴拉伸实验结果,采用非线性回归分析,对所得数据进行非线性拟合,得到不同应力水平下,有孔洞PMMA试件和无孔洞PMMA试件银纹损伤密度值随应力及时间演化的曲线。 2、通过对所得实验数据的综合分析,运用假设、回归、拟合等手段,推导出有孔洞PMMA试件和无孔洞PMMA试件银纹损伤密度随应力和时间演化的一般模型。并对所得实验数据用所得模型进行验证。 3、基于有孔洞PMMA试件的单轴拉伸实验结果,对所得数据进行综合 武汉理工大学硕士学位论文 分析,得到有孔洞PMMA试件银纹损伤密度随应力和时间共同影响的演化 规律。 4、通过对实验数据的回归分析,乘幂拟合或多项式拟合,分别得到无 孔洞PMMA试件和有孔洞PMMA试件银纹引发时间与应力水平的关系。 5对有孔洞PMMA试件的寿命进行预测,并得到有孔洞PMMA试件寿 命随应力演化的一般模型和演化曲线。


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