zwt非線性熱粘彈性本構(gòu)關(guān)系的研究與應(yīng)用

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1、維普資訊http://www.cqvip.com⑤?1寧被大學(xué)學(xué)報(bào)t理工版)VolI3Sup第13卷增刊2000年l2月JOURNALOFNINGBOUNIVERSITYtNSEE)Dec2000文章編號(hào)：1001．5132(2000)Sup-0141—09ZWT非線性熱粘彈性本構(gòu)關(guān)系的研究與應(yīng)用丁2，c王禮立，施紹裘江瑛，黃得進(jìn)寧波大學(xué)力學(xué)和材料科學(xué)研究中心)摘要：回顧和介紹了源于高分子材料非線性熱粘彈性本構(gòu)特性研究的zwT(朱王唐)本構(gòu)模型，該模型揭示了高聚物在跨越準(zhǔn)靜態(tài)到?jīng)_擊動(dòng)態(tài)8個(gè)量級(jí)應(yīng)變率范圍

2、和走應(yīng)變下的拳構(gòu)非線性來自純彈性響應(yīng)而其率相關(guān)響應(yīng)基本呈線性；發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)靜響應(yīng)和高應(yīng)變率響應(yīng)分別由各自的特征松弛時(shí)間控制，而各自的影響域僅為45個(gè)量級(jí)應(yīng)變率；在同時(shí)考慮溫度效應(yīng)后發(fā)展了非線性熱粘彈性本構(gòu)模型，并建立了相應(yīng)的時(shí)間／速率與溫度間的互換／等效關(guān)系；實(shí)驗(yàn)證實(shí)z、vT方程對(duì)熱固性塑料、熱塑性塑料和高聚物基復(fù)合材料都適用，并可推廣到混凝土；在研究了材料內(nèi)部損傷在沖擊走變形下的率相是損傷演化律后，進(jìn)一步提出了計(jì)廈損傷率型演化的ZWT方程和相應(yīng)的雙變量(應(yīng)變、應(yīng)變率)動(dòng)態(tài)破壞準(zhǔn)則；基于zwT方程研究了粘彈性

3、渡的彌散和衰減特性．指出存在一個(gè)由高應(yīng)變率松弛時(shí)間占統(tǒng)治地位的有效傳播時(shí)問或有效傳播距離”；進(jìn)而一方面提出了一個(gè)確定高聚物在高應(yīng)變下粘彈性本構(gòu)方程的反問題解法，另一方面把傳統(tǒng)的SHPB彈性壓桿技術(shù)推廣到粘彈性壓桿，從而可對(duì)低波阻抗材料進(jìn)行沖擊試驗(yàn)研究關(guān)鍵詞熱粘彈ti；拳構(gòu)關(guān)系；蘭蘭苧塑竺墮斗篷短噼構(gòu)關(guān)§中圖分類號(hào)：0347文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B掰料一言臣蟹0引言歷史告訴我們：材料是人類文明大廈的基石每一種重要的新材料的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，都會(huì)給社會(huì)生產(chǎn)和生活帶來巨大變化．全世界高分子材料的總產(chǎn)量就其體積而言已與鋼鐵相當(dāng)

4、，已與金屬、陶瓷材料并列為當(dāng)前世界的三大工程材料．高分子材料因其力學(xué)性能對(duì)載荷作用時(shí)間或應(yīng)變率的敏感性遠(yuǎn)比金屬材料強(qiáng)得多，而被作為典型的材料粘彈材料加以研究，得到眾多學(xué)者的重視，不過大量研究主要集中在低應(yīng)變率下的線性粘彈行為”．涉及高應(yīng)變率、沖擊載荷下高分子材料非線性牯彈性行為的研究則還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，是一個(gè)急待發(fā)展的重要研究方向[41．從1978年恢復(fù)研究生招生起，朱兆祥在中國科技大學(xué)就把高分子材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為研究列為研究生的主攻課題之一．1981年，在第二屆全國爆炸力學(xué)會(huì)議上和78級(jí)碩士研究生唐志平的碩

5、士學(xué)位論文“高應(yīng)變率下環(huán)氧樹脂的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能中，第一次提出了一個(gè)可在橫跨七八個(gè)應(yīng)變率量級(jí)條件下和變形范圍在8％之內(nèi)描述環(huán)氧樹脂動(dòng)態(tài)力學(xué)行為的非線性牯彈性本構(gòu)方程，即后來被稱為zwT【朱王唐)方程的本構(gòu)模型．接著，2位81級(jí)碩士研究生徐大本和楊黎明分別在碩士學(xué)位論文“環(huán)氧樹脂在高應(yīng)變率下的時(shí)收稿日期：2000．11t6作者簡(jiǎn)介：王禮立．時(shí)任寧波大學(xué)副校長(zhǎng)，救授．博導(dǎo)兼力學(xué)與材料科學(xué)研究中心主任維普資訊http://www.cqvip.com142寧波大學(xué)學(xué)報(bào)(理工版)第13卷溫等效和熱牯彈性本構(gòu)關(guān)系和短纖

6、維增強(qiáng)對(duì)聚碳酸酯非線性性質(zhì)的影響中研究了同時(shí)計(jì)及溫度效應(yīng)或纖維增強(qiáng)效應(yīng)條件下高聚物的非線性牯彈性本構(gòu)方程．楊黎明還進(jìn)一步在博士學(xué)位論文熱塑性塑料及其短纖維增強(qiáng)材料在高速變形下非線性粘彈性能的研究中，通過微力學(xué)理論分析與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的途徑，提出可由高聚物基體和增強(qiáng)纖維各自的本構(gòu)特性得出復(fù)合材料的ZWT型非線性粘彈性本構(gòu)方程．=隨后，周風(fēng)華則在碩士學(xué)位論文“有機(jī)玻璃在高應(yīng)變率大變形下的非線性粘彈=性及損傷破壞性能的研究中[I，在更大變形條件下研究了材料內(nèi)部損傷在沖擊大變形下的率相關(guān)損傷演化后，進(jìn)印}一步提

7、出了計(jì)及損傷率型演化律的ZWT方程和相應(yīng)的雙變量(應(yīng)變、應(yīng)變率)動(dòng)態(tài)破壞準(zhǔn)則．黃德進(jìn)在硬士學(xué)位論文沖擊載荷下動(dòng)態(tài)局部效應(yīng)的研究中，[】”基于ZWT方程分析了非線性牯彈性波傳播時(shí)的非線性效應(yīng)，以及依賴于高聚物高應(yīng)變率松弛時(shí)間的所謂有效傳播距離／時(shí)間郵姜錫權(quán)在博士學(xué)位論文水泥砂漿靜動(dòng)態(tài)力學(xué)行為及短纖維增強(qiáng)性能，研吼究中，以及陳江瑛一在硬士學(xué)位論文水泥砂漿動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究中”，都發(fā)現(xiàn)ZWT型非線性牯彈性本構(gòu)方程還可推廣到混凝土，只要計(jì)及混凝土內(nèi)部損傷演化本身的率相關(guān)性和所引起的非線性特征以下我們來回顧和討論一

8、下這一系列研究的要點(diǎn)，及其在理論和工程應(yīng)用上的意義．+1zwT非線性粘彈性本構(gòu)關(guān)系●朱兆祥、王禮立和他們的合作者近2O年來對(duì)典型工程塑料(如環(huán)氧樹脂蹦、有機(jī)玻璃PMMA、聚√碳酸酯Pc、尼龍、ABS、PBT等)所進(jìn)行的一系列實(shí)驗(yàn)研究表明04]，在準(zhǔn)靜載荷到?jīng)_擊載荷的范圍內(nèi)，或即在應(yīng)變率為】O到】Os范圍內(nèi)，典型高聚物(包括熱塑性和熱固性的)的非線性粘彈性本構(gòu)行為可以令人滿意地由如下非線性粘彈性本構(gòu)關(guān)系來描述：l-T")(1a)(】b)此處口