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银纹损伤应力及时间相关性的理论和实验研究

刘文娴  
【摘要】: 经济的发展对高聚物材料的性能提出了越来越高的要求,满足一定的力学性能是高聚物作为结构材料的前提。强度与韧性是两个非常重要的力学指标。高聚物及其复合材料的变形和破坏规律的课题,一直是材料和力学工作者共同关注和研究的重要问题。 高聚物是典型的粘弹性材料,在变形过程中通常呈现出强烈的时间和应力敏感性,当载荷水平达到一定程度时会出现非线性变形,为精确描述非线性粘弹性材料的力学行为,必须考虑损伤对材料本构关系的影响。银纹是高聚物损伤的重要表现形式。因此,研究高聚物变形和断裂过程中与时间、应力相关的力学行为,研究银纹引发、生长和断裂规律,具有重要的理论意义和应用价值。 PMMA(polymethyl methacrylate)是一类重要的高聚物材料,在应用上属于用量大、使用范围广的一类通用材料,本文选用PMMA为主要研究对象,主要研究成果如下: (1)用显微镜对透明玻璃态材料PMMA蠕变条件下的银纹损伤引发和演化进行了实验观测,将银纹所占面积和所取图象视场总面积的比值定义为银纹密度,得到了银纹密度随时间和应力变化的演化方程。 (2)用银纹密度D_(craze)(σ,t)来描述材料的损伤度D,在考虑应变等效性假设的基础上,得到了PMMA材料考虑损伤的非线性粘弹性材料的本构关系,运用此方程对材料在不同载荷水平下进行蠕变实验,从而对蠕变条件下的应变响应进行模拟和预报。


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