温度对MF塑料动态压缩性能试验研究

采用静态压缩试验机及分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,在不同处理温度下对三聚氰胺甲醛(MF)塑料进行了不同应变率的压缩试验,研究温度变化对MF塑料压缩性能的影响。分析研究表明,MF塑料随着加载应变率的提高,其破坏强度逐渐增大,呈现出显著的应变率效应,低温下的应变率效应更为明显,MF塑料的动态冲击压缩性能呈现出对温度不敏感的特性。     

低温下泡沫混凝土的动态力学性能

为了研究低温下泡沫混凝土的动态力学性能,采用φ100 mm的铝制分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对不同温度下泡沫混凝土试件进行冲击压缩试验,得到了不同温度、应变率下的泡沫混凝土的应力应变曲线、能量参数、破碎形态等。结果表明:当应变率在62.59 s^-1以下时,泡沫混凝土应力应变曲线分为线弹性阶段、屈服阶段、破坏阶段;当应变率超过62.59 s^-1时,其应力应变曲线分为线弹性阶段、屈服阶段、局部失稳、应力平台、破坏阶段;常温、0 ℃、-10 ℃、-20 ℃和-30 ℃下,泡沫混凝土的动态抗压强度以及吸收能在对应的应变率分界点前表现出显著的应变率效应,但超出该分界点后,应变率效应便不再明显;泡沫混凝土的动态峰值抗压强度与吸收能随温度的降低而提高,但峰值应变随温度降低而降低;泡沫混凝土冲击破碎后的块度随着温度的降低逐渐变大。在低温环境下泡沫混凝土的抗动载设计中,对于泡沫混凝土的峰值抗压强度、吸收能,应优先考虑温度效应的影响,而对于其峰值应变,应优先考虑应变率效应。     

PA1010和PTFE的粘弹特性对滚动摩擦系数的影响

考察了尼龙(PA)1010、聚四氟乙烯(PTFE)两种聚合物材料的静、动态粘弹特性,以及在干摩擦、水润滑条件下与45#钢滚动接触时的摩擦行为。结果表明,PA1010的静态蠕变量及残余变形均大于PTFE;同样载荷条件下,PA1010的损耗角正切tanδ大于PTFE;两种实验环境下偶副的滚动摩擦系数均随转速增加呈上升趋势,同样转速下钢/PA1010的滚动摩擦系数大于钢/PTFE。分析表明聚合物材料的粘弹性与滚动摩擦系数密切相关。     

透明聚丙烯材料低温增韧的研究

用(乙烯/辛烯)共聚物(POE)对透明聚丙烯(PP)进行了增韧改性实验。探讨了POE用量对POE改性PP材料常温和低温力学性能的影响。通过扫描电镜(SEM)观察试样冲击断面形貌,研究了改性PP的形态结构与材料性能的关系,进一步探讨了POE低温增韧透明PP的机理。结果表明,POE能大幅度改善材料的常温和低温冲击韧性;SEM分析表明,POE改性PP材料的断面有明显的屈服产生;制得的透明PP材料具有好的低温韧性,可在低温环境下使用。     

注塑温度对聚丙烯材料微观结构和力学性能的影响

采用聚丙烯、滑石粉、乙烯/辛烯共聚物(POE)制备了改性聚丙烯材料,并利用扫描透射电镜(STEM)、动态力学分析(DMA)以及常规力学等测试手段,研究了注塑温度对改性聚丙烯微观结构和力学性能的影响。测试结果表明:随着注塑温度的升高,POE在PP树脂中的分散效果变差,常温缺口冲击强度和低温缺口冲击强度显著降低。相容剂CPP-1可以有效改善材料在高温注塑下的橡胶相团聚现象,并显著提升高温注塑材料的常温韧性和低温韧性。     

透水聚酯纤维沥青混合料动力学特性研究

聚酯纤维透水沥青混合料是国内透水沥青路面材料的主要研究方向。目前相关研究主要集中在聚酯纤维透水沥青混合料静态、准静态条件下的力学性能研究,缺少冲击、撞击作用下的动态性能分析。该研究通过SHPB试验系统,成型试件后开展冲击压缩试验与劈裂试验,分析了混合料的动力学特性及规律。结果表明：（1）混合料存在明显的冲击抗压强度应变率效应,属于应变率敏感性材料,冲击抗压强度随应变率增大而提高;冲击压缩应力-应变曲线分为弹性变形、塑性变形、破坏三个阶段。（2）冲击劈裂强度随着冲击气压的增大而增大;（3）聚酯纤维的掺入可以显著提升透水沥青混合料的动力学特性,最佳掺量为0.4%,过量掺入会导致混合料抗劈裂强度下降;（4）集料断裂是聚酯纤维透水沥青混合料动态破坏的重要原因。     

三维编织钢纤维增强混凝土的冲击压缩性能

采用三维钢纤维编织技术与渍浆纤维混凝土成型工艺,成功制备出钢纤维体积率(φf)为5%(SC05)和10%(SC10)的三维编织钢纤维增强混凝土(3-D braid steel fiber reinforced concrete,3D-BSFC),采用直径为75mm的分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)装置研究了混凝土基体材料(SC0)及其相应的3D-BSFC试样在3种应变率下的冲击压缩力学性能。结果表明:在应变率约120s–1下,基体抗压强度为C50,试样SC0、试样SC05和试样SC10的冲击压缩强度分别是其静态强度的2.99倍、1.73倍和1.12倍,峰值应变达到0.0043,0.0079和0.0088,冲击弹性模量分别是其静态弹性模量的1.43倍、1.35倍和1.38倍,冲击压缩韧性指数分别达到1.22、3.12和8.21,与基准试样SC0相比,在应变率分别约为120s–1和130s–1时,试样SC05的冲击压缩强度分别提高了29%和21%,试样SC10分别提高了50%和45%。当应变率提高到130s–1时,试样SC0、试样SC05和试样SC10的峰值应变分别降低到0.0042,0.0060和0.0058,冲击压缩韧性指数分别提高到1.38,3.69和9.10。因此,3D-BSFC是应变率敏感材料,随着应变率的提高,材料的强度、弹性模量和韧性均有明显提高,峰值应变有所降低,而且φf越高,钢纤维的动态增强和增韧效果越明显。     

汽车用增韧尼龙6的热氧老化研究

分别研究了马来酸酐接枝(乙烯/辛烯)共聚物(POE)、铜盐抗氧剂和受阻酚类抗氧剂1010、1098及其与亚磷酸酯类抗氧剂626复配体系对增韧改性尼龙(PA)6材料抗热氧老化性能的影响,研究了不同抗氧剂体系和热老化时间对材料拉伸强度、简支梁缺口冲击强度的影响。结果表明,在增韧PA6材料中添加合适的抗氧剂可以满足材料在160℃条件下热氧老化24 h后力学性能保持率在90%以上的要求,该材料可以应用于汽车燃油管路系统。     

MAH-g-SBS对SBS/PA6共混体系力学性能的影响

采用马来酸酐(MAH)熔融接枝热塑性弹性体(SBS),然后再与PA6进行共混的改性方法。研究了MAH接枝SBS时引发剂过氧化二异丙苯(DCP)的用量为0.05%和0.1%时对PA6力学性能的影响,着重研究了SBS-g-MAH的加入对PA6低温冲击性能的影响。结果表明:当共混物中SBS-g-MAH含量为40%时,共混物的常温冲击强度提高了3.4倍,低温(-30℃)冲击强度提高了4倍,得到了韧性较高的PA6/SBS的共混材料。     

基于数字图像相关法的熔融沉积聚乳酸材料动态力学性能测试

为研究熔融沉积聚乳酸（PLA）材料动态的力学性能,利用分离式霍普金森压杆（SHPB）装置对PLA材料进行了加载应变率分别为880、1 230、1 650、2 230 s^-1的动态压缩实验,通过高帧率图像采集设备获得了不同应变率下PLA材料的变形图像,结合数字图像相关（DIC）法分析得到PLA试样表面沿加载方向的应变场,并对应变率进行了分析。结果表明,熔融沉积PLA材料在动态载荷作用下的变形过程存在弹性阶段、塑性阶段和卸载阶段;随着应变率的增加,PLA材料在塑性阶段出现了显著的塑性流动区域;PLA材料的压缩强度和最大应变均随应变率增大而增大;利用DIC法测得在整个动态冲击实验过程中,应变在试样中分布基本均匀,应变范围随应变率增大而增大,应变率在整个加载过程中基本保持恒定;DIC法测得的应变与SHPB实验基本一致,应变率误差均小于3 %,表明本研究使用的DIC法能够应用于SHPB实验。