基于广义Maxwell模型的形状记忆聚合物力学本构

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作   者：

樊鹏玄;  陈务军;  赵兵;  胡建辉;  张大旭;  房光强;  彭福军; 

作者机构：

上海宇航系统工程研究所;  上海交通大学空间结构研究中心; 

关键词：

形状记忆聚合物;  应力应变演化;  广义Maxwell模型;  时温叠加原理; 

期刊名称：

上海交通大学学报

基金项目：

i s s n：

1006-2467

年卷期：

2018 年 08 期

页   码：

969-975

摘   要：

为揭示形状记忆效应的黏弹性力学机制并进行形状记忆过程模拟,先推导出积分形式的广义Maxwell本构方程,再结合时温叠加原理推导出形状记忆过程的形状固定率公式及应力应变演化方程.形状固定率公式显示:增大"固定约束时长/拉伸阶段时长"的比值可增大形状固定率.应变演化方程揭示:随温度降低偏移系数变小,释放约束后应变演化方程中的时间被缩减,使应变恢复速度趋近于0;随温度升高偏移系数变大,对时间的缩减效应减弱,应变发生恢复.应用Abaqus软件的黏弹性力学模型,基于Arrhenius方程和Williams-Landel-Ferry(WLF)方程,通过二次开发建立形状记忆聚合物结构分析的数值模拟方法.采用环氧基形状记忆聚合物进行拉伸-松弛实验测定数值模拟中需要输入的材料参数,并进行形状记忆过程实验和数值模拟.结果表明,所提数值模拟方法能有效描述形状记忆过程,且针对实验所用的环氧基形状记忆聚合物,Arrhenius方程较WLF方程具有更高的计算精度.