基于粘彈性理論高分子材料形狀記憶過程的有限元數(shù)值模擬.pdf

1、形狀記憶高分子(SMPs)是一種具有形狀記憶功能的智能材料。近十年來各國學者針對該材料的本構關系進行了深入的研究，已經(jīng)提出了一些本構理論用來描述材料的形狀記憶機理。由于SMP的形狀記憶機理較為復雜，本構模型構造時牽涉理論很多，且非線性的本構方程難于求解，所以目前仍然沒有形成一套成熟的本構模型與有效的求解方法用來模擬SMP的形狀記憶過程。 本文采用粘彈性高分子理論結合有限元數(shù)值模擬的方法，運用通用非線性有限元軟件MSC.Marc對

2、SMP形狀記憶過程進行了計算模擬，得到了較為合理的應力應變、應力溫度與應變溫度等本構關系，分析了溫度對材料模量的影響，熱膨脹系數(shù)與升溫速度對SMP形狀記憶效果的影響。通過與日本學者Tobushi和美國學者Yiping Liu的實驗與計算結果比較，發(fā)現(xiàn)本文所采用的基于粘彈性理論的有限元數(shù)值模擬方法可以正確描述SMP的形狀記憶過程，也可以準確分析各主要參數(shù)變化對形狀記憶過程所帶來的影響，尤其在分析熱膨脹系數(shù)與彈性模量對應變與應力變化的影響時