靜動態(tài)加載條件及納米尺度下聚氨酯彈性體力學性能的研究.pdf

1、聚氨酯彈性體（PU彈性體）廣泛應(yīng)用于密封圈、輪胎、液壓軟管、震動阻尼器和微電子封裝等不同的工業(yè)領(lǐng)域，材料的大變形行為和非線性的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系等力學行為引起了力學領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，特別是如何通過實驗手段來描述彈性體材料的本構(gòu)關(guān)系對工程具有重要的意義。
　　為了研究靜動態(tài)加載條件以及微納米尺度下聚氨酯彈性體的力學響應(yīng)，本文選取了澆注成型的PU彈性體（密度1.2g/cm3，硬度（紹爾A）：60±5），對其進行了靜動態(tài)加載條件以及微納米尺度

2、下的實驗研究，得到了材料準靜態(tài)和動態(tài)加載條件下的本構(gòu)關(guān)系，本文具體工作如下：
　　（1）對聚氨酯彈性體材料進行了準靜態(tài)單軸壓縮試驗，研究了聚氨酯彈性體在應(yīng)變率為10-2/s下的力學行為。實驗結(jié)果表明：在應(yīng)變處于0-0.2之間的曲線斜率隨著應(yīng)變增大而減小，而且變化量特別小；而在0.2-0.6之間曲線斜率隨著應(yīng)變增大持續(xù)增大，呈現(xiàn)出上凹的特點，表現(xiàn)出了硬化現(xiàn)象；而且整個變形過程始終未出現(xiàn)非彈性行為。選取了Neo-Hookean模型、M

3、ooney-Rivlin模型、Yeoh應(yīng)變能函數(shù)、改進的Mooney-Rivlin模型形式和James-Green-Simpson形式與實驗數(shù)據(jù)進行擬合，最后得到了準靜態(tài)加載條件下描述PU彈性體材料力學行為的本構(gòu)方程；
　?。?）對PU彈性體材料進行動態(tài)壓縮實驗，得到了試樣在不同應(yīng)變率（3184.4/s、5159.3/s、7169.9/s）下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，實驗結(jié)果表明材料動態(tài)力學行為的高度非線性，而且PU彈性體具有應(yīng)變率敏感性

4、，應(yīng)變硬化效應(yīng)也很明顯，試件受到了不完全破壞。選取PU彈性體在準靜態(tài)加載條件下的本構(gòu)方程，并考慮到應(yīng)變率效應(yīng)和非線性，給出了材料在動態(tài)加載條件下的本構(gòu)方程，通過最小二乘法擬合得到PU彈性體的本構(gòu)參數(shù)，最后求得能夠描述PU彈性體在準靜態(tài)和動態(tài)加載條件下力學行為的本構(gòu)方程。
　?。?）考慮到PU彈性體在微納米領(lǐng)域中的應(yīng)用，本文采用連續(xù)剛度測量方法對 PU彈性體試件進行了四種不同應(yīng)變率（0.01/s、0.03/s、0.05/s、0.1/