聚苯乙烯泡沫(EPS)蠕变松弛实验研究

室温下,对3种密度的聚苯乙烯泡沫(Expanded polystyrene,简称EPS)进行了一系列单轴拉伸蠕变实验和单轴压缩松弛实验.实验表明:在本实验范围内,任何一条蠕变曲线都可分为3个阶段,即瞬时弹性段、过渡蠕变段和稳态蠕变段;同时表明同密度的EPS其蠕变量值随着应力水平的增大而增大,同应力水平下的EPS其蠕变量值随着密度的增大而减小.并认真分析了一系列松弛实验曲线,建立了包含密度影响的EPS松弛模型并对该模型进行了验证.     

聚苯乙烯泡沫（EPS）压缩蠕变实验研究

室温下，对3种密度的聚苯乙烯泡沫（Expanded polystyrene，简称EPS）进行了一系列单轴压缩蠕变实验。实验结果表明，同密度的EPS其蠕变量值随着应力水平的增大而增大，同应力水平下的EPS其蠕变量值随着密度的增大而减小。在实验的基础上，根据弹性-黏弹性对应原理，使用求解黏弹性问题的积分变换方法（Laplace逆变换），建立了包含密度影响的EPS压缩蠕变模型。     

基于Eshelby等效夹杂理论的沥青混合料有效粘弹性质分析

利用Eshelby 等效夹杂理论研究了沥青混合料的单轴压缩蠕变行为。通过时间域内的Laplace 变换将问题线性化, 得到了沥青混合料的蠕变本构关系。开展了不同温度、应力水平条件下沥青砂的单轴压缩蠕变实验, 根据数据拟合了沥青砂四参量流变模型的模型参数。在此基础上, 预测了沥青混合料在不同温度、应力水平下的蠕变曲线, 分析了温度、应力水平对沥青混合料蠕变行为的影响。结果表明:在相同的应力水平下, 沥青混合料的应变和应变率都随温度的升高而增大, 并且在沥青软化点附近发生明显突变;在相同的温度下, 沥青混合料的应变和应变率都随加载应力的增加而增大。     

泡沫镍拉伸蠕变实验研究

在常温下对开孔泡沫镍进行了拉伸蠕变实验,研究了应力与蠕变的关系,探讨了描述泡沫镍蠕变所适用的模型.结果表明,开孔泡沫镍的相对密度不变时,蠕变和蠕变率均随应力的增大而增大.Gibson和Ashby所提出的多孔材料结构模型能够很好地描述常温拉伸蠕变实验结果.     

泡沫EPS非线性粘弹性本构模型在LS-DYNA空调跌落仿真中的研究

目的 研究泡沫EPS非线性粘弹性本构模型对空调跌落仿真精度的影响。方法 通过动态压缩试验获得泡沫EPS在不同应变率下的应力-应变结果,使用LS-DYNA中的非线性粘弹性本构模型Fu-Chang泡沫准确模拟泡沫在不同应变率下的力学性能,并通过空调跌落仿真进行验证。结果 使用不同应变率下的泡沫EPS非线性粘弹性本构模型进行仿真,空调不同位置的仿真加速度曲线和实际试验加速度曲线相似度在90%以上。结论 不同应变率下的泡沫EPS非线性粘弹性本构模型可以准确模拟EPS泡沫在动态冲击下的材料力学性能,可以更加准确地模拟跌落工况中空调结构的动态反应及泡沫失效状态,提高仿真精度。     

基于Burgers模型对缓冲材料EPE压缩蠕变行为的分析

目的 为解决缓冲材料发泡聚乙烯因蠕变引起保护失效的问题,基于Burgers模型,分析载荷、应力保持时间对EPE压缩蠕变行为的影响。方法 根据不同应力下的不同保持时长压缩蠕变试验结果,拟合EPE不同应力下的压缩蠕变试验数据,分析不同应力、应力保持时间下的EPE蠕变过程中蠕变总量、弹性应变、黏弹性应变和黏性应变的变化规律。结果 Burgers四元件力学模型对EPE不同应力下的压缩蠕变实验数据拟合度为0.992 4～0.998 9。在同一应力保持时间下,随着应力从3.3 kPa增加到5.3 kPa,弹性模量E₁、弹性模量E₂、黏度系数η₂、黏度系数η1都逐渐减小,蠕变总量、黏性应变呈非线性显著增加,弹性应变、粘弹性应变呈线性微量增加;在同一应力下,随着应力保持时间从20 d增加到120 d,弹性应变一直保持不变,占蠕变总量的比例降低,粘弹性应变先微量增加后保持不变,占蠕变总量的比例降低,黏性应变增加,占蠕变总量的比例增加。结论 Burgers模型可较准确地模拟EPE不稳定蠕变阶段和稳定蠕变阶段的压缩蠕变行为;应力的增加导致EP...     

密度和应变率对聚苯乙烯泡沫(EPS)准静态压缩力学行为的影响

分别研究了聚苯乙烯泡沫(Expanded polystyrene,简称EPS)在三种不同密度和三种不同加载速率下的无侧限单轴准静态压缩力学行为.结果表明:EPS的压缩与一般多孔材料的压缩特征相似,其应力-应变曲线也分为三阶段(弹性段、塑性屈服平台段及致密段).并验证了聚苯乙烯泡沫(EPS)在线弹性阶段的弹性模量与其密度近似符合二次函数关系;通过对实验结果的拟合得出了EPS的密度与其屈服强度呈线性关系并给出了关系表达式.同时表明:同一密度的EPS在不同加载速率下其线弹性模量基本不变而屈服强度随加载速率的增加而显著增加,其应变率敏感度m值较大且变化显著,EPS表现出明显的应变率效应.     

沥青砂混合料粘弹塑力学特性研究

在0.1MPa、0.15MPa、0.2MPa、0.25MPa和0.3MPa下进行了沥青砂试样单轴压缩和蠕变实验,分析了其压缩和蠕变性质,根据变形机理提出了粘弹塑本构模型可由粘弹性和粘塑性的两个子模型串联构成,通过对粘塑性子模型中粘性系数进行改进,理论推导了模型蠕变本构方程,确定了模型参数,并求得模型参数与加载应力函数关系。进行模型预测与实验结果对比,结果表明:该模型能够描述沥青砂试样在不同应力下蠕变变形的3个阶段,反映了沥青砂混合料粘弹塑变形特点。     

PVC涂层膜材料不同应力下非线性蠕变特性的预测

对方平组织为基布的PVC (polyvinylchloride)涂层膜材料进行了经、纬两方向五种应力条件下的拉伸蠕变试验.利用七参数(四个蠕变柔量与三个推迟时间)广义Kelvin-Voigt线性粘弹性蠕变模型对试验数据进行了分析,从中发现:对于单个应力,线性粘弹性蠕变模型具有很好的拟合效果,而对于多个应力,三个推迟时间参数保持不变,并以此为基础,将七参数广义Kelvin-Voigt线性粘弹性蠕变模型修改为适合膜材料的七参数(四个蠕变柔量与三个推迟时间)非线性粘弹性和十四参数(八个蠕变柔量与六个推迟时间)非线性粘弹塑蠕变模型,并把十四参数非线性粘弹塑蠕变模型合并为四个蠕变柔量与三个推迟时间的七参数非线性模型,再将这两种非线性模型中的三个推迟时间设定为与线性粘弹性蠕变模型相同,同时还设定非线性部分均来自于四个蠕变柔量,最后借助四阶多项式对不同应力与对应的蠕变柔量进行了拟合,结果发现:该方法可以很好预测其他应力的蠕变特性.     

重组竹顺纹受压蠕变性能及预测模型

为研究重组竹顺纹受压蠕变性能,对12个重组竹受压试件进行了蠕变试验,通过分析蠕变增长率和Burgers模型中各参数,得到重组竹受压试件受压蠕变变化规律。结果表明,重组竹在持续受压荷载作用下,应力水平较低时,蠕变变形发展稳定,不会发生承载力破坏;应力水平较大时(达到60%极限载荷水平),将会直接导致重组竹受压屈曲破坏,蠕变变形呈非稳定性增长;重组竹受压蠕变应变增长率随时间增加而逐渐增大,其增长速率则呈减速状态,受压蠕变的应变增长率随应力比增加而增大。基于试验结果,分析了重组竹受压蠕变试验的弹性变形、黏弹性变形和黏性变形的变化规律,对不同荷载水平的Burgers模型参数进行确定,并进一步推导了Burgers模型参数随应力水平的变化规律。基于此,建议考虑荷载水平的重组竹受压蠕变预测模型,模型预测结果与试验曲线一致。      

聚甲基丙烯酰亚胺泡沫压缩失效寿命预测及模型验证

聚甲基丙烯酸酰亚胺(PMI)泡沫因其性能优越,在航空航天领域广泛应用。本文主要针队PMI泡沫在弹筒适配器领域的功能特性开展研究,主要研究了其在常温条件下的压缩蠕变特性。依据使用工况及高分子材料的蠕变特性,采用“时间强化”模型设计实验,分别对密度为0.075 g/cm³和0.110 g/cm³的PMI泡沫进行了为期180天的常温压缩蠕变实验。通过对实验数据分析、拟合,预测了两种不同密度的PMI泡沫常温、1 250 N条件下的压缩蠕变寿命,密度0.075 g/cm³ PMI泡沫压缩蠕变失效寿命约为11年;而密度0.110 g/cm³PMI泡沫约为53年,同时对模型的可靠性进行了验证分析。     

Analysis of the Viscoelastoplastic Behavior of Expanded Polystyrene under Compressive Loading: Experiments and Modeling

The use of expanded polystyrene (EPS) in road paving where the soil exhibits special properties (for example, compressive soil) calls for the necessity of investigating the mechanical behavior of this material. In this work, a study of the EPS compressive behavior is presented. It is divided into two parts: experimental and modeling investigations. The experimental results show that the EPS global compression behavior is characterized by three stages. Analysis of the results shows that the density of EPS plays an important role. A phenomenological mechanical model is considered in order to simulate the EPS viscoelastoplastic behavior in the case of compressive loading. A numerical analysis has been made in order to describe the mechanical behavior of the EPS material. This investigation has revealed a good correlation with the experimental results.     

钢管混凝土轴心受压构件的徐变预测模型及其徐变性能分析

为研究混凝土徐变对钢管混凝土轴心受压构件长期受力性能的影响,考虑构件截面内力重分布,建立了钢管混凝土轴心受压构件截面应力和应变以徐变系数为参数的随混凝土龄期变化关系的理论模型,结合已有试验数据和国内外常用12种混凝土徐变预测模型对该模型进行验证,并找到了适用于钢管混凝土轴心受压构件的徐变预测模型--Huo模型;在此基础上,计算并分析了钢管混凝土轴心受压构件混凝土龄期为10000 d的截面应力和应变;通过对混凝土强度等级、环境年平均相对湿度、初始加载龄期、含钢率、构件长度、截面应力水平等因素的不同取值,分析了各因素对钢管混凝土轴心受压构件徐变性能的影响程度及规律。结果表明：当钢管混凝土轴心受压构件的轴力不大于其极限承载力的60%时,随着加载龄期的增长,钢管截面应力逐渐增大,最大变化量达61.4%,而混凝土截面应力逐渐减小,最大变化量达26.2%;加载初期构件应变增长迅速,1000 d以后应变增长速度减慢,构件最终应变是初始应变的1.61倍;在轴压比相同的条件下,钢管混凝土轴心受压构件的徐变应变终值随着混凝土强度等级的提高而逐渐增大,随着含钢率的增大显著减小,随着初始加载龄期、环境年平均相对湿度、构件长度的增大而逐渐减小,轴压比不大于0.6时,其徐变应变终值随轴压比增长。研究成果可为钢管混凝土轴心受压构件在正常使用阶段徐变计算以及徐变变形控制提供依据。     

淀粉/秸秆纤维缓冲包装材料的制备及其性能

利用模压成型法制备出可替代聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)的淀粉/秸秆纤维缓冲包装材料。通过正交实验探讨了不同配比的原材料对新材料密度及力学性能的影响,获得主要的影响因素及各组分的最优配比。结果表明:随PVA添加量增加,缓冲材料密度先减小后增大,而材料抗压强度逐渐增大;发泡剂含量越高,材料密度越小而抗压强度越低;秸秆纤维与淀粉比例为1:2时材料抗压性能较好。采用静态压缩实验比较淀粉/秸秆纤维缓冲材料与EPS力学性能的差异,并利用体式显微镜分析了淀粉/秸秆纤维缓冲材料微观结构与EPS的差异,提出两种材料差异产生的原因及改善方法。     

膨胀珍珠岩衬垫静态缓冲特性和蠕变性能研究

对研发的膨胀珍珠岩缓冲衬垫进行了静态压缩和蠕变性能试验研究,并与EPE和EPS衬垫的静态缓冲特性进行了对比分析.结果表明:膨胀珍珠岩衬垫具有与EPE相同的静态缓冲规律,在一定时间内其蠕变较小.     

基于随机骨料模型的EPS混凝土粒子尺寸效应分析

建立基于随机分布的EPS混凝土细观力学模型,对EPS混凝土的受压损伤破坏过程进行数值模拟,分析EPS混凝土的损伤破坏过程。研究表明,EPS混凝土的损伤破坏有两种形态,即延性破坏和脆性破坏。延性破坏与EPS颗粒的面积占有率、断裂过程区长度有关;脆性破坏与EPS颗粒的面积占有率、粒径大小以及颗粒间距有关。在EPS颗粒面积占有率较低的情况下,EPS混凝土的粒子尺寸效应对混凝土力学性能的影响较明显,在较高面积占有率的情况下,粒子尺寸效应对其影响较小。随着EPS颗粒面积占有率的增加,EPS混凝土损伤破坏由脆性破坏向延性破坏转变。建立基于损伤力学与断裂力学的粒子尺寸效应数学模型,用数值模拟进行验证,发现两者吻合较好。     

Asymmetry Behaviour between Tension and Compression for Prestrained Materials under Cyclic Loading

The prestrained metals show substantial asymmetry between tension and compression in addition tothe softening under cyclic loading, thus the cyclic creep takes place at a load-control test. The soft-ening reflects the decrease in density of dislocation and total internal stress, and the creep implies theasymmetry in back stress between tension and compression, The mechanical behaviour of the soft-ening is similar for materials with different slip modes, but their features of creep differ significantly.The creep of planar slip Cu-Zn alloy exhibits“explosively”, while that of wavy slip Cu and low car-bon steel occurs continuously and slowly. The explanation of creep behaviour via the internal dislo-cation structure was presented in this paper. According to asymmetw behaviour, it can be concludedthat the internal processes of softehing also strongly depend on the slip mode. In addition, underhigh stress amplitude the opposite asymmetries take place for Cu and Cu-Zn alloy, it indicates thatasymmetric back stresses developed in pretension have been eliminated even though the density andthe configuration of dislocations have not reached equilibrium.     

自密实混凝土拉压徐变比较试验研究

对32根梁式自密实混凝土试件进行三点弯曲持续加载,对测得梁体受拉区和受压区应变数据进行累加,得到自密实混凝土受拉徐变的发展特征曲线,并得到自密实混凝土梁拉压徐变比;研究了自密实混凝土养护龄期、水胶比和粉煤灰掺量对拉压徐变度比值的影响。通过试验结果的分析得到:无论是开放状态还是密封状态下,自密实混凝土拉伸徐变都略小于压缩徐变,除拉压基本徐变比随粉煤灰掺量的增大略微增加外,拉伸徐变与压缩徐变的比值随着养护龄期、水胶比和粉煤灰掺量的增大而减小;最后拟合得到拉压徐变比值的计算式,为工程应用提供一定的参考。     

木粉/聚丙烯木塑复合泡沫材料吸能特性

采用模压法制备木粉/聚丙烯复合泡沫材料,并对不同木粉含量的泡沫材料进行静态压缩、循环压缩、压缩蠕变、动态热机械分析的测试,探讨了不同木粉含量的木粉/聚丙烯复合泡沫材料的能量吸收效果。结果表明: 随着木粉含量的增加,木粉/聚丙烯木塑复合泡沫材料的能量吸收量、能量吸收效率参数、松弛率、循环损耗量、动态力学性能等均呈先升后降的趋势,在木粉质量比为30%时泡沫材料吸能性能达到最佳。