兩種PP-PA共混高聚物動態(tài)大變形本構(gòu)特性及損傷演化研究.pdf

1、針對兩種不同相容劑的PP/PA共混高聚物材料，分別在Instron液壓伺服試驗機和SHPB裝置上對其進行了準靜態(tài)和高應變率下非線性粘彈性力學行為和損傷演化的實驗研究。本文從三個不同的角度對損傷演化進行了度量和研究。 首先以沖擊后試樣的模量變化來表征損傷演化，借助于“損傷凍結(jié)”的方法來控制總應變，分別得到了其損傷值隨應變及應變率變化的曲線。試驗表明，共混高聚物的損傷發(fā)展存在一個應變閾值（大約在4﹪－6﹪之間）；超過閾值后，損傷值隨

2、應變和應變率的升高均有所增加，而前者對損傷發(fā)展的影響占有主導地位。試驗還證明，112＃（以PP-g-MAH為相容劑）比113＃（以TPE-g為相容劑）的損傷演化更為迅速。說明相容劑TPE-g比相容劑PP-g-MAH能更好地改善PP/PA共混高聚物在沖擊載荷下的界面相容性，從而能抑制動態(tài)損傷的演化，改善共混物的動態(tài)韌性。從實驗事實出發(fā)，建議了一個損傷分別隨應變率和應變的冪函數(shù)增長并存在應變閾值的率型演化律，并且應變閾值也是率相關(guān)的。

3、 其次，基于ZWT非線性粘彈性模型，并結(jié)合遺傳算法，分別得到了能有效描述兩種不同相容劑的大變形階段計及損傷的非線性粘彈性本構(gòu)關(guān)系。研究中發(fā)現(xiàn)：1）如果采用真實應力與真實應變（對應于Eular坐標），直接可由ZWT本構(gòu)模型得到與實驗很好吻合的結(jié)果；2）但如果采用工程應力與工程應變（對應于Lagrange坐標），則需對原ZWT方程的形式進行適當?shù)男拚?，修正后也能對材料的本?gòu)行為進行較好的描述。還發(fā)現(xiàn)，由于隨著大變形所出現(xiàn)的塑性變形，兩種不

4、同相容劑的共混高聚物的大變形機制存在一定的差別，因此用計及損傷的ZWT方程對其能進行有效描述的范圍也不一樣，對于112＃共混高聚物，由于即使在很大變形的階段，粘彈性、損傷等特性仍在其本構(gòu)行為中占據(jù)了主導地位，塑性的影響較小，因此我們能在較大的范圍內(nèi)（約24﹪）采用ZWT方程對其進行描述；而對于113＃共混高聚物，由于粘塑性隨著其大變形而發(fā)展，對本構(gòu)行為起到了愈來愈不容忽視的影響，而損傷的發(fā)展又不如112＃劇烈，因此我們用 ZWT粘彈性模

5、型大約只能在15﹪的應變范圍內(nèi)對其進行有效的描述。 最后，運用BP神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)，預先不作任何本構(gòu)假定，只根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，通過不同的輸入輸出模式對PP/PA共混高聚物在沖擊載荷下的本構(gòu)響應和損傷演化規(guī)律等進行了辨識。并對上述三種不同角度得出的損傷演化研究的結(jié)果進行了比較和討論?？磥?，以SHPB和BP神經(jīng)網(wǎng)絡相結(jié)合的方法能在沒有本構(gòu)假定的前提下較客觀地給出共混高聚物的損傷演化規(guī)律。對于所研究的兩種PP/PA共混高聚物，由于損傷演化在其