基于粘彈性理論高分子材料形狀記憶過(guò)程的有限元數(shù)值模擬.pdf

1、形狀記憶高分子(SMPs)是一種具有形狀記憶功能的智能材料。近十年來(lái)各國(guó)學(xué)者針對(duì)該材料的本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行了深入的研究，已經(jīng)提出了一些本構(gòu)理論用來(lái)描述材料的形狀記憶機(jī)理。由于SMP的形狀記憶機(jī)理較為復(fù)雜，本構(gòu)模型構(gòu)造時(shí)牽涉理論很多，且非線性的本構(gòu)方程難于求解，所以目前仍然沒(méi)有形成一套成熟的本構(gòu)模型與有效的求解方法用來(lái)模擬SMP的形狀記憶過(guò)程。 本文采用粘彈性高分子理論結(jié)合有限元數(shù)值模擬的方法，運(yùn)用通用非線性有限元軟件MSC.Marc對(duì)

2、SMP形狀記憶過(guò)程進(jìn)行了計(jì)算模擬，得到了較為合理的應(yīng)力應(yīng)變、應(yīng)力溫度與應(yīng)變溫度等本構(gòu)關(guān)系，分析了溫度對(duì)材料模量的影響，熱膨脹系數(shù)與升溫速度對(duì)SMP形狀記憶效果的影響。通過(guò)與日本學(xué)者Tobushi和美國(guó)學(xué)者Yiping Liu的實(shí)驗(yàn)與計(jì)算結(jié)果比較，發(fā)現(xiàn)本文所采用的基于粘彈性理論的有限元數(shù)值模擬方法可以正確描述SMP的形狀記憶過(guò)程，也可以準(zhǔn)確分析各主要參數(shù)變化對(duì)形狀記憶過(guò)程所帶來(lái)的影響，尤其在分析熱膨脹系數(shù)與彈性模量對(duì)應(yīng)變與應(yīng)力變化的影響時(shí)