加載速率影響系纜合成纖維拉伸力學(xué)性能的機(jī)理研究.pdf

1、隨著人類對(duì)資源的需求量的增大以及陸地、近海資源的枯竭，人們開(kāi)始向深海進(jìn)軍，因此各國(guó)都開(kāi)始重視深海開(kāi)采設(shè)備的研發(fā)。深海開(kāi)采設(shè)備的系泊系統(tǒng)越來(lái)越多的采用新型的聚酯纜繩，聚酯纜繩的力學(xué)性能就成為設(shè)計(jì)系泊系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。而合成纖維作為聚酯纜繩的最小組成單元的性能成為研究的重點(diǎn)。
　　本文將纖維在拉伸時(shí)的溫度場(chǎng)簡(jiǎn)化為一維柱坐標(biāo)系下的熱傳導(dǎo)方程進(jìn)行推導(dǎo)。根據(jù)杜哈梅爾積分疊加原理對(duì)纖維在拉伸時(shí)的溫度場(chǎng)進(jìn)行了推導(dǎo)，得到纖維的溫度是加載速率，初始溫

2、度，纖維半徑，纖維標(biāo)距的綜合函數(shù)。以此為基礎(chǔ)推導(dǎo)了丙綸纖維在不同應(yīng)變和不同加載速率下的溫度場(chǎng)，得到溫度沿纖維半徑呈拋物線遞減，且應(yīng)變?cè)酱?，加載速率越大纖維的溫度越高。
　　研究了加載速率對(duì)纖維力學(xué)性能的影響。發(fā)現(xiàn)溫度對(duì)纖維本構(gòu)的影響較大，且應(yīng)力與溫度呈現(xiàn)反比例的關(guān)系。而纖維的溫度受加載速率的影響，在不同的加載速率下的力學(xué)性能的不同實(shí)質(zhì)是溫度對(duì)纖維力學(xué)性能的影響。
　　推導(dǎo)出纖維在頸縮階段的溫度場(chǎng)并分析了纖維的力學(xué)性能。纖維在

3、進(jìn)入頸縮階段后，溫度升高的速度較快，且可達(dá)到很高的值。纖維在頸縮階段的應(yīng)力變化較為劇烈，隨著應(yīng)變的增加纖維的應(yīng)力也逐漸升高，但是當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定后，反而開(kāi)始減小，是因?yàn)殡S著溫度的升高，纖維開(kāi)始軟化，當(dāng)纖維軟化到一定階段時(shí)應(yīng)力開(kāi)始減小，直至纖維斷裂。
　　以頸縮階段的溫度為初值，推導(dǎo)纖維在拉伸斷裂后的溫度場(chǎng)。研究表明：纖維斷裂后的溫度場(chǎng)是時(shí)間及半徑的綜合函數(shù)，沿半徑以拋物線的趨勢(shì)遞減。斷裂后，纖維表層溫度散發(fā)的較快，纖維芯部的溫度散發(fā)