含夾雜高聚物水工復(fù)合材料力學(xué)性能的研究.pdf

1、近年來，由于具有優(yōu)異的力學(xué)性能，高聚物復(fù)合材料在水利工程中的應(yīng)用倍受人們的關(guān)注。本文選取具有微孔洞內(nèi)壓的低發(fā)泡微孔塑料和剛性粒子填充高聚物復(fù)合材料作為研究對象，首先從理論方面較為系統(tǒng)地研究了具有內(nèi)壓微孔洞的長大規(guī)律、微孔塑料的宏觀本構(gòu)關(guān)系和Poisson比；其次，還研究了粒子填充高聚物復(fù)合材料的粘性耗散能和損傷耗散能及其對材料改性的影響；最后，分析了在低三軸度應(yīng)力條件下，粒子填充高聚物材料的宏觀本構(gòu)關(guān)系。 粘彈性材料中微孔洞長大

2、規(guī)律是材料破壞機理研究中的基本問題之一。因此，本文采用細觀力學(xué)的方法，首先研究了無限大線性粘彈性基體材料中具有內(nèi)壓微孔洞的長大規(guī)律，得到它的一般表達式，可以看出粘彈性材料中微孔洞的應(yīng)變既與遠場應(yīng)變歷史有關(guān)，也與微孔洞的內(nèi)壓有關(guān)。以此為基礎(chǔ)，本文還研究了具有微孔洞內(nèi)壓低發(fā)泡微孔塑料的宏觀本構(gòu)關(guān)系以及它們的Poisson比表達式。從表達式的形式可以看出，微孔洞內(nèi)壓對微孔洞的應(yīng)變、微孔塑料的宏觀本構(gòu)關(guān)系以及材料的Poisson比都有影響。隨后

3、，通過理論分析和數(shù)值計算的結(jié)果表明：當(dāng)加載速率較小或者加載時間較短的條件下，微孔洞內(nèi)壓對材料的宏觀本構(gòu)關(guān)系和Poisson比的影響是不能忽略的，而且這種影響與加載方式有關(guān)。在本文中，研究了材料的Poisson比出現(xiàn)負值、奇異等現(xiàn)象及其出現(xiàn)的原因，最后給出了材料Poisson比出現(xiàn)常數(shù)的幾種情況。 其次，本文結(jié)合微孔洞長大規(guī)律，對剛性粒子填充高聚物復(fù)合材料的能量耗散進行了探討。根據(jù)耗散機制的不同，材料的能量耗散主要有損傷耗散和粘性

4、耗散兩種形式。本文導(dǎo)出了在高三軸度應(yīng)力條件下，材料損傷耗散能和粘性耗散能的具體表達式。此外，還使用損傷變量(孔隙度)表征材料的損傷，基體材料的粘性應(yīng)變表征材料的粘性效應(yīng)，最后得到它們之間的關(guān)系式。根據(jù)此表達式和數(shù)值計算的結(jié)果，表明了材料的損傷耗散能和粘性耗散能是相互耦合、相互關(guān)系的。由于在低三軸度應(yīng)力場條件下，粒子填充高聚物材料中粒子的脫粘形式一般為部分脫粘。因此，本文結(jié)合微孔洞成核判據(jù)、成核率密度和微孔洞長大規(guī)律的分析結(jié)果，采用細觀力