高密度聚乙烯单轴拉伸力学性能及本构关系研究

利用万能试验机对高密度聚乙烯（PE-HD）进行了单轴拉伸试验,并选取了有效数据进行分析,得到了PE-HD的应力应变曲线,并利用Sherwood-Frost本构模型研究了PE-HD单轴拉伸的力学行为。结果表明,PE-HD的力学性能表现为明显的应变率相关性,屈服应力随着应变率的增大而提高,且屈服应力表现为应变率对数的线性关系; Sherwood-Frost本构模型能较好地描述PE-HD的力学特性。     

发泡硅橡胶本构模型与力学性能的研究

基于Neo-Hookean与Yoeh超弹性材料本构模型和发泡硅橡胶细观结构,将发泡硅橡胶的孔隙率作为参数引入应变能密度函数和本构方程中,建立了发泡硅橡胶力学性能预测模型,同时采用有限元分析和试验方法,对发泡硅橡胶单轴压缩和简单剪切两种工况下的力学性能进行研究。通过比较理论模型、有限元模拟和试验结果,发现采用基于发泡硅橡胶细观结构建立的理论模型可以有效地描述发泡硅橡胶力学性能。试验研究了加载速率和环境温度对发泡硅橡胶力学性能的影响,为发泡硅橡胶的应用提供依据。     

稀土电解槽石墨内衬氧化腐蚀-应力损伤耦合本构模型

利用Weibull分布函数表征石墨内衬微元强度分布,对石墨内衬氧化腐蚀劣化的力学性质进行研究,建立石墨内衬单轴压缩下力学损伤本构关系。考虑石墨内衬氧化腐蚀作用下孔隙率变化,引入石墨内衬化学损伤变量,得到氧化腐蚀损伤本构关系。根据推广的lemaitre应变等效原理,综合考虑氧化腐蚀-应力损伤耦合作用影响,建立石墨内衬氧化腐蚀-应力损伤耦合本构模型。利用CT显微技术获取受到氧化腐蚀的试样孔隙结构演化图像,通过石墨内衬在不同氧化腐蚀时间下的单轴压缩实验得到应力-应变曲线,检验氧化腐蚀-应力损伤耦合本构模型的合理性。结果表明:模型预测曲线和实验结果基本吻合,能较客观地反映石墨内衬氧化腐蚀下损伤演化特性。     

橡胶材料循环加载的本构行为及数值拟合

使用电子万能材料试验机对炭黑填充的橡胶材料进行单轴循环加载,对稳定后的应力-应变曲线进行数值拟合。对加载段的应力-应变曲线采用Marlow,Arruda Boyce,Van der Waals和Yeoh等超弹性本构模型进行描述,对卸载段的应力-应变曲线采用Mullins模型,即应力软化模型进行描述,对永久变形行为采用塑性变形模型进行描述,并使用反分析方法确定Mullins方程的参数。结果表明,Marlow超弹性模型对加载段的应力-应变曲线拟合效果最好,Mullins模型可较好地描述大应变时卸载段的应力-应变曲线,但无法拟合出材料的永久变形行为;将Marlow超弹性本构模型、Mullins模型以及塑性变形理论相结合,可以精确地描述橡胶材料的循环加载与卸载条件下的应力应变行为。     

填充橡胶材料循环加载的本构行为及数值拟合

使用电子万能材料试验机对炭黑填充的橡胶材料进行单轴循环加载,对稳定后的应力-应变曲线进行数值拟合。对加载段的应力-应变曲线采用Marlow,Arruda Boyce,Van der Waals和Yeoh等超弹性本构模型进行描述,对卸载段的应力-应变曲线采用Mullins模型,即应力软化模型进行描述,对永久变形行为采用塑性变形模型进行描述,并使用反分析方法确定Mullins方程的参数。结果表明,Marlow超弹性模型对加载段的应力-应变曲线拟合效果最好,Mullins模型可较好地描述大应变时卸载段的应力-应变曲线,但无法拟合出材料的永久变形行为;将Marlow超弹性本构模型、Mullins模型以及塑性变形理论相结合,可以精确地描述橡胶材料的循环加载与卸载条件下的应力应变行为。     

PET拉伸吹塑数值模拟采用的本构方程

在PET拉伸吹塑的数值模拟中,采用何种本构方程来反映材料的应力-应变行为对于模拟结果的准确性有着重要的影响.目前所采用的本构方程可分为3类1)将材料的应力-应变行为视为超弹性;2)在数值模拟中采用黏弹性本构方程, 这又可分为微分型与积分型两种;3)采用黏塑性本构方程来描述材料的应力-应变行为.     

有限变形下的橡胶材料非线性高弹-粘弹性本构模型

本文基于唯象学原理提出了一种适用于橡胶材料在有限应变条件下的非线性高弹-粘弹性本构模型,该模型将应力拆分为两部分：第一部分基于Yeoh模型计算得到的高弹性应力;第二部分由Boltzmann叠加原理计算得到的带有率依赖性的粘弹性应力。该本构模型中应变依赖性的高弹性应力通过修正Zener模型中的非线性弹簧表示,时间及应变依赖性的粘弹性应力通过修正Zener模型中的非线性Maxwell模型表示。利用提出的高弹-粘弹性本构模型模拟不同应变条件下的拉伸、回复、应力松弛及多步松弛在内的复杂加载过程,并与实验值对比,结果表现出良好的吻合性,说明该本构模型的合理、可靠。     

一种新形式非线性钢纤维混凝土本构关系

通过对钢纤维体积率分别为0%、0.75%、1.5%、3%、4.5%、6%的钢纤维混凝土材料准静态力学性能试验,得到同一应变率下,不同钢纤维含量钢纤维混凝土的应力-应变关系曲线。基于唯象学理论并由试验结果可知:随着纤维含量的增加,钢纤维混凝土材料的峰值应变、峰值应力都随之提高,达到峰值应力后出现应力的应变软化现象。以此试验结果为基础,提出了一种依赖于应变和钢纤维相关函数的新形式非线性本构关系,并通过对试验曲线的三步逐次最小二乘优选模拟,得到了相应的材料参数。结果表明,该本构关系对试验数据的模拟效果较好。     

橡胶材料非线性高弹-粘弹性本构模型的研究

建立橡胶材料的非线性高弹-粘弹性本构模型。高弹-粘弹性本构模型的总应力可分解为弹性应力与粘性应力之和,考虑到应力松弛的影响,将粘性应力分解为在加载与卸载过程中应变变化产生的粘性应力与应力松弛产生的反作用力之和。对比测试与模拟数据以验证本构模型的可靠性。结果表明:本构模型能同时模拟加载、卸载与应力松弛过程,应力松弛与多步应力松弛试验也验证了本构模型的非线性与对时间的依赖性,进一步说明本构模型的可靠性与合理性。     

有限变形下橡胶材料非线性高弹-粘弹性本构模型

基于唯象学原理提出一种适用于橡胶材料在有限应变条件下的非线性高弹-粘弹性本构模型。该模型将应力拆分为两部分:基于Yeoh模型计算得到的高弹性应力和由Boltzmann叠加原理计算得到的带有率依赖性的粘弹性应力。该本构模型中具有应变依赖性的高弹性应力通过修正Zener模型中的非线性弹簧表示,具有时间及应变依赖性的粘弹性应力通过修正Zener模型中的非线性Maxwell模型表示。利用此本构模型模拟不同应变下的拉伸、回复、应力松弛及多步松弛的复杂加载过程,与试验结果的吻合性良好,说明该本构模型合理、可靠。     

高密度聚乙烯管热熔焊接接头本构模型研究

采用实验方法研究高密度聚乙烯(PE?HD)热熔焊接接头区域的材料性能与管材本体的差异.按照ISO 21307标准方法形成热熔焊接接头后,去除内外卷边,设计接头取样方式并改进拉伸试样.通过不同应变率下管材和焊接接头的单轴拉伸试验,使用一种新的本构分析方法与Suleiman方法研究其本构模型差异,得到了模型参数随应变率变化...     

熔融纺丝法研究聚乙烯熔体的拉伸流变性能

采用熔融纺丝法研究了低密度聚乙烯（PE-LD）、线形低密度聚乙烯（PE-LLD）和高密度聚乙烯（PE-HD）熔体的拉伸流变性能。结果表明,PE-LD、PE-LLD和PE-HD熔体的熔体强度都随温度的升高而下降;随着拉伸应变速率和温度的升高,PE-LD、PE-LLD和PE-HD熔体的拉伸黏度下降;随着挤出速率的提高,相同应变速率下,PE-LD、PE-LLD和PE-HD熔体的拉伸应力和拉伸黏度都有所降低。     

Effects of ethylene-octene copolymer (POE) on the brittle to ductile transition of high-density polyethylene/POE blends

Three kinds of ethylene-octene copolymers (POE) were melt-blended with high-density polyethylene (PE-HD) in different proportions. Detailed characterizations were conducted to analyze their structural differences of POE and its effects in toughening PE-HD. The higher molecular weight POE can improve the toughness of PE-HD. 60:40 PE-HD/POE is elongated to break up to 700% while impact strength is 84.7 kJ/m² at −30°C, which is 21-fold of PE-HD. In the brittle to ductile transition (BDT) during impact, the fracture mechanism changes from the crazing mode to the shear yield-plastic deformation mode. The BDT temperature decreases as the POE molecular weight and its content increase. The interface strength in tension is estimated to access their effects. The Boltzmann-type models were successfully extended to describe the typical S-shaped curves in BDT of notched impact strength vs POE content or temperature. The supplementary decay model is suggested for the attenuation in toughening. Transition map in impact is proposed to select the use range of composition (c ) and temperature (T ) for high toughness. The curves are converted into 3D graph of T -c -impact strength for illustrating their coupling-separate effects, and further into the contour map of impact strength in T -c space for finding their partial equivalence.     

核电站用PE-HD管水压试验压力变化规律研究

基于高密度聚乙烯（PE-HD）松弛模量方程、管道长时力学模型和水的状态方程,研究了PE-HD管水压试验压力变化规律,讨论了管道端部约束类型、保压时间和温度的影响。研究发现,约束类型对压力变化基本无影响;增加保压时间能有效降低压降和压降速率,提高试验的稳定性;随着温度的升高,PE-HD管水压试验的压降减小,温度和压降大致呈线性关系。     

不同高密度聚乙烯发泡体系的挤出发泡行为研究

通过挤出成型的方法制备了7600M, 5000S和5200B 3个牌号高密度聚乙烯(PE-HD)及其纳米蒙脱土(nano-OMMT)复合材料的发泡样品,采用差示扫描量热仪(DSC)研究了7600M,5000S和5200B的结晶行为,使用真密度计和扫描电子显微镜(SEM)测试了3个牌号 PE-HD及其nano-OMMT复合材料发泡样品的密度和电镜照片。结果表明,熔体流动速率对于发泡过程有很大影响,3种PE-HD中,熔体流动速率居中的5200B发泡效果最好,发泡剂用量为2份时,发泡样品的密度达到0. 59 g/crn3;加入nano-OMMT可以改善熔体流动速率较高的树脂的发泡效果。     

高刚性高韧性PE-HD/E-TMB共混物的性能

用自制增韧母料(E-TMB)与高密度聚乙烯(PE-HD)热机械共混制得PE-HD/E-TMB共混物,研究了E-TMB中基体树脂和丁苯弹性体质量比(H/E)对共混物力学性能、熔体流动速率(MFR)和热稳定性能的影响.结果表明,当PE-HD/E-TMB共混物中丁苯弹性体的质量分数为6.3%时,E-TMB使PE-HD在保持优...     

气辅对L形异型材包覆共挤胀大影响的数值模拟

采用PTT本构方程,运用有限元方法对低密度聚乙烯/高密度聚乙烯（PE-LD/PE-HD）熔体的包覆共挤过程进行了三维等温黏弹数值模拟。对比分析了2种熔体在传统和气辅包覆共挤过程中挤出胀大及在不同条件下气辅包覆共挤熔体的挤出胀大。结果表明,气辅包覆共挤过程中,当芯层与壳层熔体的单位体积流率相等时,整体、芯层及壳层胀大率不随松弛时间的增加而变化,一直保持为零,而当芯层与壳层熔体的单位体积流率不等时,单位体积流率较大的熔体表现为挤出胀大,较小的表现为挤出收缩。     

原位增容PA6/PE-HD共混物的性能研究

在双螺杆挤出机上通过原位增容反应挤出制备了聚酰胺6(PA6)/高密度聚乙烯(PE-HD)共混物。通过力学性能测试、扫描电子显微镜观察和Molau实验,研究了PE-HD含量对PA6/PE-HD共混物的力学性能和体系增容作用的影响。结果表明,PE-HD与马来酸酐(MAH)在挤出共混过程中原位生成了PE-HD-g-MAH,其对PA6/PE-HD共混物有较好的增容作用;PA6/PE-HD共混物的力学性能与界面形态均有较大改善,吸水率有所降低。     

Visco-elasto-plastic constitutive model of adhesives under uniaxial compression in a range of strain rates

Determining the constitutive model of adhesives enables the prediction of the mechanical response of hybrid structures in which the adhesive is used. In this study, the stress–strain behavior of a two-component structural adhesive was first measured in uniaxial compression experiments at the strain rates ranging from 0.001 to 2600 s⁻¹ for developing a constitutive model. It was found that the compressive response, including elastic modulus, yield strength, and plastic flow stress, is substantially influenced by the strain rate. In plastic deformation, the strain rate sensitivity is not constant but varies with the rate; moreover, strain softening and hardening dominate the plastic deformation at low and high strains, respectively. A visco-elasto-plastic constitutive model was then proposed for the adhesive, integrating the strain rate sensitivity that was quantified by empirical equations. The model which was validated can reliably represent the strain rate dependent compressive behavior of the adhesive. © 2020 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2020 , 137, 48962.