形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料形狀記憶性能的研究

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1、NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringResearchonShapeMemoryPerformanceofShapeMemoryPolymerandItsCompositesAThesisinEngineeringMechanicsbyShuHaoranAdvisedbyProf.SunHuiyuSubmittedinPartialFulfillmentoftheRe

2、quirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2012承諾書本人聲明所呈交的碩士學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得南京航空航天大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。本人授權(quán)南京航空航天大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本承

3、諾書）作者簽名：日期：南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要形狀記憶聚合物因?yàn)槠渌哂械牧己玫男螤罨謴?fù)能力，以及回復(fù)行為的可操縱性、生物相容性以及生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，正在航空航天等領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用和發(fā)展。形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料的力學(xué)性能研究是一個(gè)非常有意義的課題，對(duì)材料在實(shí)際過程中的應(yīng)用有很大的指導(dǎo)作用。對(duì)于形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料在形狀記憶過程中的影響因素還有許多問題需要做進(jìn)一步的研究。為了研究形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料的力學(xué)性能和形狀恢復(fù)過程中的影響因素，本文首先基于形狀記憶聚合物的粘彈性理論，建立了

4、形狀記憶聚合物的有限元計(jì)算模型，代入周期性的邊界條件，分析討論了形狀記憶聚合物在整個(gè)形狀記憶過程中的力學(xué)性能，并和已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果做了比較。結(jié)果表明，采用基于粘彈性理論的有限元模擬是完全可行的，提供了一種研究形狀記憶聚合物形狀記憶過程力學(xué)性能及其影響因素的方法。針對(duì)形狀記憶聚合物彈性模量低、強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，同時(shí)考慮形狀記憶聚合物在實(shí)際應(yīng)用時(shí)大變形的特點(diǎn)，采用兩種纖維增強(qiáng)的方式，一種是不連續(xù)短纖維增強(qiáng)的方式，研究了短纖維的體積含量、纖維長徑比、纖維端點(diǎn)位置等因素對(duì)形狀回復(fù)過程的影響，結(jié)果表明，在短纖維增強(qiáng)后，材料的

5、形狀固定率和形狀不可回復(fù)率以及有效形狀恢復(fù)率都降低了；另一種是在形狀記憶聚合物中加入長纖維增強(qiáng)的方式，研究了纖維體積含量以及纖維鋪設(shè)方式等因素對(duì)形狀恢復(fù)過程的影響，結(jié)果表明，加入長纖維增強(qiáng)后，材料的模量和強(qiáng)度得到了顯著的提高，同時(shí)材料的形狀固定率和形狀不可回復(fù)率降低了但是有效形狀恢復(fù)率得到了提高。關(guān)鍵詞：形狀記憶聚合物；纖維增強(qiáng)形狀記憶聚合物復(fù)合材料；粘彈性；有限元模擬；形狀記憶特性本文的研究工作得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（10972101）的資助。本文工作在機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。i形狀記憶聚

6、合物及其復(fù)合材料形狀記憶性能研究AbstractTheshapememorypolymerisgettingmoreandmoreapplicationsanddevelopmentinthefieldsofaerospaceaviationbecauseofitsgoodshaperecoverycapabilities,aswellasthemaneuverabilityofrecoverybehavior,biocompatibility,andtheadvantageoflowproductionco

7、sts.Themechanicalpropertiesstudyofshapememorypolymeranditscompositesisaverysignificantsubject，thestudycangivegreatguidancetotheactualapplicationoftheSMPmaterialanditscomposites.Itisneedtogettingfurtherresearchoftheinfluencingfactorsintheshaperecoveryprocess

8、ofshapememorypolymersandtheircomposites.Inordertostudythemechanicalpropertiesandtheinfluencingfactorsinrecoveryprocessofshapememorypolymersandtheircomposites.Wefirstestablishthefiniteelementmodelofthes