形狀記憶聚合物及其纖維增強復(fù)合材料的粘彈性本構(gòu)理論與實驗驗證.pdf

1、形狀記憶聚合物及其復(fù)合材是一種在外界激勵作用下能夠產(chǎn)生較大的回復(fù)變形的一種嶄新的智能材料，這種材料除了能夠結(jié)構(gòu)承載外，還可以主動變形，因此在航空航天智能結(jié)構(gòu)領(lǐng)域有極其廣泛的應(yīng)用前景。在研究材料性能時主要考查材料的彎曲變形，回復(fù)驅(qū)動等動態(tài)性能。對材料基體及復(fù)合材料的力學(xué)理論分析能夠使其在應(yīng)用中更為理性的發(fā)揮作用。
　　本文針對面向航空航天應(yīng)用的熱驅(qū)動熱固性環(huán)氧形狀記憶聚合物及其碳纖維增強復(fù)合材料，深入研究了形狀記憶聚合物的熱力學(xué)粘彈

2、性本構(gòu)理論，分析解釋其形狀記憶和恢復(fù)特性，進而深入研究其纖維增強復(fù)合材料的變形機理，為形狀記憶聚合物材料在主動變形結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用打下一定基礎(chǔ)。
　　本論文研究內(nèi)容如下：（1）形狀記憶聚合物熱粘彈性性能表征。通過動態(tài)機械分析（DMA）實驗，恒溫單軸拉伸實驗，恒溫?zé)釕?yīng)力松弛，恒溫蠕變實驗等表征形狀記憶聚合物的基本熱-力學(xué)性能，確定基本熱粘彈性材料常數(shù)；（2）建立形狀記憶聚合物的熱力學(xué)粘彈性本構(gòu)理論。在實驗的基礎(chǔ)上，利用有限變形Prony

3、級數(shù)形式形式的本構(gòu)理論研究形狀記憶聚合物的變形特性，利用ABAQUS軟件對所建立的形狀記憶模型進行模擬，探討材料在形狀回復(fù)過程中的變形特性；（3）建立形狀記憶聚合物復(fù)合材料的本構(gòu)理論。利用細觀力學(xué)的均勻化理論對纖維增強的形狀記憶聚合物復(fù)合材料建立變溫粘彈性力學(xué)模型，并得到復(fù)合材料的等效力學(xué)性能和等效熱膨脹系數(shù)。利用ABAQUS軟件對形狀記憶聚合物復(fù)合材料進行模擬；（4）制備并表征碳纖維增強的形狀記憶聚合物復(fù)合材料。通過恒溫拉伸，恒溫三點