發(fā)布時(shí)間：2019-11-15 05:58

【摘要】：形狀記憶聚合物是繼形狀記憶合金以及形狀記憶陶瓷等傳統(tǒng)記憶材料之后發(fā)現(xiàn)的新興功能記憶性材料,其具有低密度、變形量回復(fù)率高、生物相容性好、溫度適應(yīng)性廣、造價(jià)低等諸多的優(yōu)良特性,并可廣泛應(yīng)用到醫(yī)療、生物、航空航天等領(lǐng)域中,具有較高的利用潛力。作為一種高聚物,形狀記憶聚合物擁有極強(qiáng)的溫度相關(guān)性和率的相關(guān)性,因此了解其在不同溫度和不同應(yīng)變率條件下的熱力學(xué)性質(zhì)可為其在工程中應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。本文圍繞分析應(yīng)變率對(duì)形狀記憶聚合物在玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度范圍內(nèi)的力學(xué)性質(zhì)的影響展開了應(yīng)變率相關(guān)的實(shí)驗(yàn)、理論研究以及數(shù)值模擬。具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度范圍內(nèi),對(duì)不同的應(yīng)變率對(duì)形狀記憶聚合物相關(guān)力學(xué)性能的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。通過單軸拉伸實(shí)驗(yàn),研究了不同尺寸的形狀記憶環(huán)氧樹脂在四種加載率情況下,不同溫度段條件下的力學(xué)性能,為分析應(yīng)變率對(duì)其力學(xué)性能影響提供了依據(jù);(2)形狀記憶聚合物新型材料參數(shù)方程建立。在DMA實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,建立了新型材料參數(shù)方程,并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較,結(jié)果精度較高;(3)計(jì)算分析應(yīng)變率和材料尺寸在不同溫度條件下對(duì)材料參數(shù)數(shù)值的影響。利用形狀記憶聚合物宏觀本構(gòu)模型和拉伸曲線能量損耗面積,分析出應(yīng)變率對(duì)材料溫度、材料模量等參數(shù)的影響,判斷應(yīng)變率是否可加快玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化進(jìn)程。指出了應(yīng)變率會(huì)對(duì)材料溫度和溫度相關(guān)材料參數(shù)大小造成小范圍影響;(4)高應(yīng)變率對(duì)形狀記憶聚合物力學(xué)性能影響�？偨Y(jié)了 Prony級(jí)數(shù)擬合方法,有限模擬了在小應(yīng)變率情況下形狀記憶聚合物單軸拉伸情況,論證了模擬方法的可行性。理論分析和有限元模擬在玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度范圍內(nèi),高應(yīng)變率對(duì)形狀記憶聚合物的力學(xué)性質(zhì)的影響,指出了高應(yīng)變率的影響可忽略不計(jì)。上述研究結(jié)果對(duì)了解形狀記憶聚合物在實(shí)際工程應(yīng)用中復(fù)雜受力情況下的力學(xué)性質(zhì)和玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化進(jìn)程的研究有重要意義。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O341

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本文編號(hào)：2561175