各向异性导电胶应力松弛力学行为

对固化后的各向异性导电胶（ACF）,利用动态力学分析仪进行了单频和多频温度扫描试验,确定了ACF的玻璃化转变温度,得到玻璃化转变温度与频率的关系式.在不同温度和应变下进行了应力松弛实验,实验发现：在一定（25、80、120℃）的温度下,随着应变值的增加,初始应力和在任一时刻的松弛应力都增加;随着温度的提高,应力松弛的松弛率在增加,并且在不同应变下的松弛曲线变得接近;当温度达到玻璃化转变温度附近时,ACF的应力松弛曲线与应变无关.并进行了湿热老化对ACF应力松弛力学行为的实验研究.     

PE80燃气管道的应力松弛模型与实验验证

采用实验方法研究聚乙烯(PE)管道在机械载荷条件下的应力松弛行为,通过卷积分解析法和基于Maxwell模型的有限单元数值模拟法对其进行验证。结果表明,在小应变下采用Boltzmann叠加原理推导出的PE黏弹性本构模型可用于预测PE管道的应力松弛行为;基于实验参数,利用有限单元法能有效地对PE的黏弹性行为进行预测。     

聚丙烯打包带应力松弛特性研究

采用五元件广义Maxwell模型对聚丙烯(PP)打包带的拉伸应力松弛特性进行了研究。结果表明:五元件广义Maxwell模型适用于模拟PP打包带的短期松弛行为;随着应变的加大,弹性系数、阻尼黏滞系数数值均呈下降趋势,PP打包带恢复原有尺寸能力下降,黏性流动变得更加容易;同时松弛时间下降,说明PP打包带的抗变形能力减弱;经应力松弛后,PP打包带剩余强度随应变的上升而下降,但下降程度不明显。     

纺丝原液含量对氨纶丝应力松弛的影响

采用干法纺丝技术制备出五种纺丝原液含量不同的氨纶丝,研究低拉伸率下不同纺丝原液含量对氨纶丝的应力松弛影响,以选择合适的纺丝原液含量制备出应力松弛率较小的氨纶丝。计算和分析五种氨纶丝的应力松弛率和应力松弛速率。结果表明,随着纺丝原液含量的增大,氨纶丝的应力松弛率和应力松弛速率都逐渐减小。利用五元件广义Maxwell模型解释氨纶丝的应力松弛行为,并拟合氨纶丝实际的应力松弛曲线求出五元件模型的五个参数,通过分析纺丝原液含量与弹簧衰变弹性系数、黏壶黏滞系数的关系,可很好地描述五种氨纶丝应力松弛过程的前两个阶段。     

基于动态蠕变试验的沥青混合料黏弹性分析

基于沥青混合料Burgers模型的黏弹性理论,通过动态蠕变试验进行AC-20黏弹性分析,得到不同温度及应力下的混合料变形特征曲线及Burgers模型4个参数的变化规律．结果表明：在同一温度下,随应力水平增加,永久变形随之增大,稳定期永久应变发展速率增大且破坏期提前到来,Burgers模型参数中E1、E2增大,η1、η2减小;在同一应力水平下,永久变形会随温度升高而增大,同时E1、E2减小,η1,η2增大．因此应力及温度对沥青混合料黏性及弹性影响程度不同,随着应力增加,弹性增强而黏性降低;随温度升高,则弹性降低而黏性增加,该结论与路面实际使用状况一致．     

户外运动服纤维动态黏弹性能研究

为了得出户外运动服纤维在运行过程中的动态黏弹性能,利用动态黏弹分析设备考察和分析其变化规律。选择户外运动服作为性能测试研究的实验原材料,并通过抽丝工艺获得运动服纤维。在实际环境下安装测试设备,设置相关的客观测试条件与动态黏弹性能测试指标。通过记录相关的性能变化数据得出结论:在线性黏弹性区域内,温度与运动频率不会对纤维的应力与应变产生影响,在非线性黏弹性区域内,户外运动服纤维发生了复杂的松弛和转变,在不同运动频率的影响下,动态黏弹性变化模量呈下降趋势,在不同温度的影响下,动弹黏弹性变化呈周期性变化。     

螺杆泵定子橡胶力学试验及本构模型研究

对螺杆泵定子橡胶材料分别进行不同温度下常规与油浸介质下的单轴拉伸与平面剪切试验。基于试验数据,运用ABAQUS软件,对常规与油浸定子橡胶不同温度下的单轴拉伸与平面剪切组合的应力-应变状态分别采用M-R,Yeoh,Ogden,A-B和VDW五种本构模型进行拟合对比分析,确定出拟合效果较好的螺杆泵定子橡胶材料本构模型为Ogden模型且50℃下模型参数较优。     

PMMA变温松弛模量获取方法的实验研究

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)在不同温度条件下进行拉伸应力松弛实验,获取了恒温条件下的松弛模量曲线,并对其进行温度修正,建立折合模量-时间对数曲线图。利用最小二乘法平移原理计算出时温等效因子,确立WLF方程参数。对其参考温度下的松弛模量进行了基于Prony级数的拟合,建立了材料Wiechert黏弹性参数模型,且实验结果与仿真结果吻合性比较好,为后续的数值仿真和实验研究提供了理论的指导作用。     

围岩塑性区不同弹性应变对隧道位移的影响

为了研究围岩塑性区不同弹性应变对隧道位移的影响,基于弹脆塑性模型和统一强度理论,采用两种情况下塑性区弹性应变推导了围岩弹性区、塑性区的应力和位移以及塑性区半径,并以硬岩和软岩为例分析了不同弹性应变下的脆性软化和剪胀特性参数对隧道洞壁径向位移的影响。研究结果表明:在塑性区弹性应变为常数(即情况1)和塑性区弹性应变采用广义胡克定律确定(即情况2)时,洞壁处径向位移均随残余黏聚力的增大而减小,并且情况2求得的洞壁处径向位移均大于情况1;在情况1和情况2两种情况下时,洞壁处径向位移随剪胀特性参数的增大而线性增大,并且两种情况下洞壁处径向位移和剪胀特性参数变化曲线几乎平行。     

基于超弹-黏弹本构模型的橡胶材料有限元分析

要确定橡胶制品在外部因素作用下的力学响应,就需要建立起能够精确描述橡胶材料力学性能的本构模型.通过对橡胶材料进行单轴压缩以及应力松弛实验,并与ABAQUS数值模拟相结合,建立并拟合了橡胶材料超弹-黏弹本构模型以及相关参数,同时建立了与实验条件一致的仿真模型.结果表明,实验数据与仿真数据的误差较小,验证了建立的超弹-黏弹...     

橡胶老化的化学应力松弛数学模型

以Maxwell数学模型为基础,从老化机理及化学流变学观点出发,并考虑到橡胶的粘度与老化时间的关系。推导出橡胶老化的化学应力松弛数学模型:σ/σ_0=Bexp[-A(1+K_ct)~a]。参数α与橡胶的粘度和老化机理有关。参数A反映了老化时发生物理松弛的能力,参数B是发生物理松弛和化学应力松弛的相对常数。通过测试未加防老剂的NBR-26硫化胶老化过程中的化学应力松弛和时数据进行计算机处理,证实此数学模型是正确的。通过时NBR-26硫化胶和BR硫化胶老化时化学应力松弛的参数分析可知,温度较低时,老化以氧化和交联为主,温度较高(200℃)时则以降解反应为主。     

弹性体材料应变率相关力学行为模型

研究弹性体材料应变率相关力学行为模型。对弹性体材料在单轴拉伸情况下进行受力分析，得到应力与应变能之间的关系，并在热力学分析的基础上研究材料的内禀时间变量。将内禀时间变量与广义maxwell模型相结合得到表达弹性体材料粘性的模型，并将此模型与Mooney-Rivlin超弹性模型结合建立弹性体材料应变率相关力学行为模型。分析表明，模型中的各项参数与物理事实相符，该模型在减震和缓冲领域具有工程应用价值。     

EPDM发泡材料应力松弛行为的数值模拟

利用两种发泡加工工艺,在相同EPDM橡胶基本配方基础上调节发泡剂用量,制备出四种密度不同的发泡材料.通过单轴压缩实验得到了EPDM发泡材料的应力松弛数据,采用理论推演建立的四单元变参数Maxwell模型,模拟EPDM发泡材料的应力松弛行为,拟合结果表明不同发泡程度的橡胶基材,其应力松弛时间和表观松弛强度略有差别,而气体...     

有限变形下橡胶材料非线性高弹-粘弹性本构模型

基于唯象学原理提出一种适用于橡胶材料在有限应变条件下的非线性高弹-粘弹性本构模型。该模型将应力拆分为两部分:基于Yeoh模型计算得到的高弹性应力和由Boltzmann叠加原理计算得到的带有率依赖性的粘弹性应力。该本构模型中具有应变依赖性的高弹性应力通过修正Zener模型中的非线性弹簧表示,具有时间及应变依赖性的粘弹性应力通过修正Zener模型中的非线性Maxwell模型表示。利用此本构模型模拟不同应变下的拉伸、回复、应力松弛及多步松弛的复杂加载过程,与试验结果的吻合性良好,说明该本构模型合理、可靠。     

模内微装配成型二次充填熔体应力松弛特性研究

模内微装配成型二次充填熔体的冷却收缩自紧特性是保证界面可运动性能的关键影响因素,聚合物材料的应力松弛特性可以使微装配界面上的收缩自紧压力逐渐恢复。以线性黏弹性力学理论为基础,Prony级数形式描述黏弹性积分核函数,对模内组装成型低密度聚乙烯(LDPE)/不锈钢(STEEL)运动副界面收缩自紧应力松弛进行了研究。研究表明,以结构单元所采用的Prony级数形式适用于模拟运动副界面收缩自紧的应力松弛现象;同时经应力松弛后,运动副界面收缩自紧力呈现下降趋势,下降程度高达60%左右。     

HTPB固体推进剂蠕变损伤模型研究

为研究HTPB推进剂的蠕变特性，开展了0.15～0.35MPa应力下推进剂的单轴拉伸蠕变试验；结合线性黏弹性理论和连续损伤力学理论，建立了HTPB推进剂蠕变损伤模型；根据试验数据，确定了不同应力水平下蠕变损伤模型的参数，并获取了应力对各参数的影响规律，最后利用蠕变应力0.2MPa下的试验数据对模型进行了验证。结果表明，HTPB推进剂存在明显的衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变三阶段过程；建立的蠕变损伤模型结合Burgers模型的特征和连续损伤力学理论，串联含损伤的黏壶元件，克服了Burgers模型无法反映蠕变破坏阶段特性的不足。提出的蠕变损伤模型与试验值拟合度高，误差在3%以内，可以准确地描述推进剂在不同应力水平下的全过程蠕变特性。     

混合比、温度对无定形聚合物拉伸形变影响的分子动力学模拟

为研究混合比、温度对无定形聚合物单轴拉伸形变行为的影响,采用粗粒化聚乙烯醇模型,应用分子动力学软件lammps模拟不同链长按不同比例组成的混合体系在不同温度下的单轴拉伸过程。混合体系的建立使得模拟趋向实际聚合物的多分散性。分析仿真得出的4个典型变形阶段(弹性变形、屈服、应变软化、应变强化)的应力应变曲线可得出:长链增多引起解缠、重新取向困难,导致应变强化显著,而当短链增多且温度降低时,突然断裂的现象也越容易出现;混合比对弹性变形、屈服及应变软化几乎没有影响,而对应变强化有显著的影响,混合比越小,较长的链越多,应变强化阶段越明显,历经的时间越长。     

聚合物剪切流动取向应力-应变关系实验研究

采用熔体流动速率(MFR)仪研究了聚丙烯(PP)材料在剪切流动中大分子链取向应力与应变关系模型。通过测定口模挤出物胀大比,依据Poiseuille定律计算得出材料在不同条件下的第一法向应力差;引入相关聚合物充模取向力学行为理论模型,考虑到相关模型表征了聚合物充模的瞬态过程,简化起见,以材料MFR代替模型中的应变张量;采用最小二乘与数据拟合理论求得相关模型常量,得出PP材料的流动取向应力–应变定量关系式。实验验证结果显示,线弹性模型和高弹性模型的应力最大平均理论误差分别为11.57%和10.95%,最小平均误差分别为9.60%和5.68%,均具有较好的适配性,为后续相关模型理论的定量表征提供了实验依据。     

气炮加载下PBXs替代材料中的应力波幅衰减特性

利用白糖、环氧树脂E–51、乙二酸、增塑剂、固化促进剂等通过配方形成的高聚物粘结炸药(PBXs)替代材料,通过一级轻气炮实验,研究了材料在一级轻气炮加载条件下的应力波传播特性,研究发现应力波幅衰减服从指数衰减规律。计算出冲击波波速约为1 500 m/s,波长约为1.5×10^–3 m,通过和白糖颗粒直径的比较分析了应力波幅衰减的机理主要来自于粘结剂的粘性和颗粒滑移与破碎的能量耗散。将PBXs替代材料处理为黏弹性材料,利用Maxwell模型来表征材料在气炮加载下的应力应变关系,并在此基础上研究了材料松弛时间特性。研究发现,随着应变率的增加,PBXs替代材料的松弛时间反而减少,并且呈现出明显的幂率关系,在准静态条件下的松弛时间的应变率相关性在气炮加载下依然存在,从细观尺度下材料微结构运动特征给出了这种相关性的机理解释。     

不同开挖方法下的膨胀围岩隧道蠕变数值分析

以广西宜河高速公路隧道工程为研究背景，利用Matlab数值分析软件对蠕变数据进行拟合，得出合适的蠕变模型为广义开尔文模型；并通过广义开尔文模型的蠕变公式与ANSYS有限元软件隐式蠕变的第三蠕变公式换算，确定蠕变模型参数。在此基础上，对膨胀围岩隧道进行全断面开挖法、CD法、台阶法和双侧壁导坑法数值模拟，研究其开挖过程的时变力学特性。结果表明：膨胀围岩隧道施工力学性态具有时变效应，围岩的变形随时间增加，但在第4天基本趋于稳定；开挖方式对膨胀围岩的时效力学性态有较大影响，一次性开挖岩壁面积越大，膨胀围岩的应力、应变及蠕变变化越大；四种开挖方式中，双侧壁导坑法受力形式最佳、蠕变量最小，为最优开挖方法。