有機(jī)玻璃在液閃中的蠕變行為及耐壓球殼穩(wěn)定性研究.pdf

1、有機(jī)玻璃因其良好的綜合力學(xué)性能以及光學(xué)特性被廣泛地用作承壓設(shè)備的主體材料，運(yùn)用到建筑結(jié)構(gòu)、航空航天、醫(yī)療設(shè)備和物理研究等領(lǐng)域。多樣化的服役環(huán)境會(huì)對有機(jī)玻璃的力學(xué)性能產(chǎn)生影響，特別是其蠕變性能，將直接影響到結(jié)構(gòu)的長期使用壽命。因此，了解和掌握有機(jī)玻璃的在特定條件下的長期力學(xué)性能顯得尤為重要，對充分合理地利用有機(jī)玻璃材料具有重要的理論意義和指導(dǎo)價(jià)值。而對于承受外壓的有機(jī)玻璃薄壁殼體，屈曲失穩(wěn)是一種常見的失效形式，將有可能引發(fā)嚴(yán)重的工程事故，

2、需要進(jìn)行防屈曲設(shè)計(jì)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴應(yīng)用一種耐液體蠕變試驗(yàn)機(jī)，對浸泡在液閃中的有機(jī)玻璃試樣分別進(jìn)行了恒溫變載以及恒載變溫蠕變試驗(yàn)，獲得其短期蠕變行為。基于短期試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用時(shí)間-應(yīng)力等效原理（TSSP）以及時(shí)間-溫度等效原理（TTSP）加速表征有機(jī)玻璃的長期蠕變行為；并采用 Burgers蠕變模型和 Findley經(jīng)驗(yàn)方程描述有機(jī)玻璃的短期蠕變行為。⑵對浸泡在液閃中的有機(jī)玻璃試樣開展蠕變斷裂試驗(yàn)，驗(yàn)證了加速表征方法的可

3、靠性與準(zhǔn)確性；探索并得到了應(yīng)力與有機(jī)玻璃斷裂時(shí)間的關(guān)系式；引入非線性粘性元件構(gòu)造了可以描述有機(jī)玻璃蠕變?nèi)^程的非定常 Burgers蠕變模型，并編寫了該模型的User-defined Material Mechanical behavior( UMAT)子程序。⑶開展了有機(jī)玻璃薄壁半球殼外壓屈曲試驗(yàn)和有限元數(shù)值模擬研究，采用高速攝像機(jī)捕捉了有機(jī)玻璃半球殼的屈曲模態(tài)，應(yīng)用動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀測得了球殼外表面的應(yīng)力分布；驗(yàn)證了非線性有限元屈曲分析

4、方法對有機(jī)玻璃球殼的適用性與準(zhǔn)確性，探討了初始幾何缺陷幅值對有機(jī)玻璃球殼屈曲臨界載荷的影響；確定了基于非線性有限元屈曲分析的有機(jī)玻璃球殼外壓穩(wěn)定性安全系數(shù)，并給出了可以滿足穩(wěn)定性要求的江門中微子探測器結(jié)構(gòu)方案。⑷開展了有機(jī)玻璃球殼的蠕變屈曲研究。推導(dǎo)了有機(jī)玻璃球殼的蠕變屈曲臨界載荷計(jì)算公式，從理論上分析有機(jī)玻璃的蠕變行為對結(jié)構(gòu)長期穩(wěn)定性的影響；利用編寫的非定常Burgers蠕變模型UMAT子程序，對有機(jī)玻璃球殼進(jìn)行蠕變屈曲分析，得到了蠕