通過構(gòu)建一個(gè)熱耦合的多軸可壓縮應(yīng)變能函數(shù),得到應(yīng)力-應(yīng)變、應(yīng)力-溫度和應(yīng)變-溫度之間的函數(shù)關(guān)系,建立形狀記憶聚合物的本構(gòu)方程.論文引入三個(gè)基于對數(shù)應(yīng)變的不變量使得模型（i）可以模擬可壓縮情況;（ii）適用于單軸拉伸和等雙軸拉伸至少兩個(gè)基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn);（iii）多軸有效.通過顯式方法（i）給出自由能和熵的具體表達(dá),證明模型熱力學(xué)定律;（ii）給出應(yīng)變-應(yīng)力,溫度-應(yīng)力以及,溫度-應(yīng)變的形函數(shù)具體表達(dá).多軸模型在特定的情況下可以自動(dòng)退化到各自的單軸情況.通過調(diào)節(jié)形函數(shù)的參數(shù),最終得到的模型結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠精確匹配.新方法建立的本構(gòu)模型得到的結(jié)果能更加準(zhǔn)確地指導(dǎo)形狀記憶聚合物的工程設(shè)計(jì). 

【文章來源】：固體力學(xué)學(xué)報(bào). 2020,41(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：13 頁

【部分圖文】：

χ隨著應(yīng)變率變化的關(guān)系示意圖

如圖2所示,首先保持高溫(T=Th,Th>Tg)條件下對樣品進(jìn)行單軸拉伸,材料和普通高分子材料一樣發(fā)生變形.當(dāng)應(yīng)變達(dá)到一個(gè)最大值h1以后停止,從圖中反映就是狀態(tài)A到狀態(tài)B,(Ⅰ)表示的是形變過程;然后,保持應(yīng)變不變,溫度從Th降低到Tl(Tl<Tg),應(yīng)力逐漸變大,圖中表示的是從B到C,(Ⅱ)表示冷卻過程;接下來,保持溫度在低溫狀態(tài)(T=Tl),應(yīng)力開始卸載至0,變形部分恢復(fù)(應(yīng)變從h1減小到h2),圖中從C到D,(Ⅲ)表示卸載過程;最后,將溫度升高值T=Th,變形逐漸恢復(fù)至0,圖中從D到A,(Ⅳ)表示升溫過程.除此之外,Tobushi等[22]還做了應(yīng)力恢復(fù)實(shí)驗(yàn).前面三個(gè)過程((Ⅰ)、(Ⅱ)和(Ⅲ))和熱力學(xué)循環(huán)實(shí)驗(yàn)一致.如圖3所示,當(dāng)?shù)竭_(dá)D后,保持溫度不變的情況下,無載荷靜置十分鐘,變形會(huì)部分恢復(fù)(對數(shù)應(yīng)變從h2減小到h3),到達(dá)E,(Ⅳ)表示變形恢復(fù)過程;之后保持應(yīng)變(h=h3)不變,逐漸升溫,應(yīng)力先減小后變大,從E到F的過程(Ⅴ)表示升溫;最后從F到G表示溫度不變(T=Th)的情況下卸載,變形逐漸恢復(fù),但是無法恢復(fù)到初始大小,過程(Ⅵ)表示卸載過程.

除此之外,Tobushi等[22]還做了應(yīng)力恢復(fù)實(shí)驗(yàn).前面三個(gè)過程((Ⅰ)、(Ⅱ)和(Ⅲ))和熱力學(xué)循環(huán)實(shí)驗(yàn)一致.如圖3所示,當(dāng)?shù)竭_(dá)D后,保持溫度不變的情況下,無載荷靜置十分鐘,變形會(huì)部分恢復(fù)(對數(shù)應(yīng)變從h2減小到h3),到達(dá)E,(Ⅳ)表示變形恢復(fù)過程;之后保持應(yīng)變(h=h3)不變,逐漸升溫,應(yīng)力先減小后變大,從E到F的過程(Ⅴ)表示升溫;最后從F到G表示溫度不變(T=Th)的情況下卸載,變形逐漸恢復(fù),但是無法恢復(fù)到初始大小,過程(Ⅵ)表示卸載過程.3.1 熱力學(xué)循環(huán)實(shí)驗(yàn)形函數(shù)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3389240