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《壓應(yīng)力作用下橡膠材料表面失穩(wěn)特性研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、碩士學(xué)位論文壓應(yīng)力作用下橡膠材料表面失穩(wěn)特性研究SURFACEINSTABILITYOFRUBBERMATERIALUNDERCOMPRESSIVESTRESS朱斌哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年6月國內(nèi)圖書分類號：O33學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：621密級：公開工程碩士學(xué)位論文壓應(yīng)力作用下橡膠材料表面失穩(wěn)特性研究碩士研究生：朱斌導(dǎo)師：王友善教授申請學(xué)位：工程碩士學(xué)科：工程力學(xué)所在單位：復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究所答辯日期：2018年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:O33U.D.C:621DissertationfortheMasterDegre
2、einEngineeringSURFACEINSTABILITYOFRUBBERMATERIALUNDERCOMPRESSIVESTRESSCandidate：ZhuBinSupervisor：Prof.WangYoushanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：EngineeringMechanicsAffiliation：CenterforCompositeMaterialsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-HarbinInstituteofTech
3、nologyInstitution：哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文摘要橡膠具有各種優(yōu)良的特性，是一種廣泛使用的高分子材料，但由于橡膠材料的超彈性特性，在壓力作用下容易發(fā)生較大的變形。尤其是在承受平行于自由表面的面內(nèi)壓縮載荷時，當(dāng)壓縮應(yīng)變小于臨界值，其光滑的自由表面仍然能夠保持連續(xù)性，一旦壓縮應(yīng)變超過臨界應(yīng)變，其自由表面便會出現(xiàn)各種各樣的表面失穩(wěn)形貌，并在表面形成褶皺或折痕。出現(xiàn)表面失穩(wěn)形貌，一方面導(dǎo)致結(jié)構(gòu)降低原有的性能甚至失效，另一方面也可以通過表面失穩(wěn)形貌測量結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能并對形貌加以控制，因此，很有必要對其表面失穩(wěn)進行研究。本文針對橡膠材料的表面失穩(wěn)現(xiàn)象，考慮橡膠超彈
4、性材料的體積不可壓縮特性，以及發(fā)生表面失穩(wěn)時的大變形、非線性特征，結(jié)合連續(xù)介質(zhì)力學(xué)和增量變形理論，研究了橡膠表面失穩(wěn)臨界條件和失穩(wěn)形貌演化規(guī)律。首先，分析了橡膠超彈性材料的本構(gòu)模型，基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)、增量變形理論對橡膠材料發(fā)生表面失穩(wěn)時的臨界條進行了理論推導(dǎo)。以Neo-Hookean本構(gòu)模型表征的超彈性材料進行了表面失穩(wěn)的臨界條件分析，理論結(jié)果得出其發(fā)生表面失穩(wěn)的臨界壓縮應(yīng)變約為0.456，這與相關(guān)文獻報道的結(jié)果一致，證明了本文理論推導(dǎo)的正確性。其次，對實驗試件進行了單軸平面應(yīng)變壓縮實驗。通過對實驗試件施加平行于自由表面的位移壓縮，在實驗中觀察到隨著壓縮載荷的不斷增加，光
5、滑的自由表面先是產(chǎn)生均勻的連續(xù)性變形，在變形過程中，自由表面始終保持平面狀態(tài)，隨著壓縮量的繼續(xù)增加，當(dāng)壓縮應(yīng)變達到0.35左右時，在原本光滑的自由表面上突然形成了一道折痕失穩(wěn)形貌，并且隨著應(yīng)變的不斷增加，折痕慢慢貫穿表面，自我接觸面積不斷增大，并且其深度逐漸加深。最后，建立了表面折痕和褶皺失穩(wěn)的有限元分析模型。通過在自由表面引入無初始應(yīng)力的折痕缺陷的方法模擬了橡膠材料在大變形情況下的折痕失穩(wěn)以及后失穩(wěn)形貌演化，仿真結(jié)果表明在應(yīng)變達到0.348附近折痕開始出現(xiàn)，和實驗觀察到的結(jié)果相一致。通過屈曲分析，分析了橡膠材料發(fā)生表面褶皺失穩(wěn)的臨界條件和后屈曲形貌演化，在分析過程中考察
6、了不同寬高比對臨界應(yīng)變的影響，結(jié)果表明，高寬比對褶皺失穩(wěn)臨界應(yīng)變影響甚微，但是對應(yīng)力分布及失穩(wěn)模式具有重要的影響。本文的理論、實驗以及仿真分析，有助于進一步研究多場耦合作用下，橡I哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文膠材料表面失穩(wěn)現(xiàn)象。關(guān)鍵詞：橡膠；超彈性材料；表面失穩(wěn)；連續(xù)介質(zhì)力學(xué)；增量變形；壓縮實驗；有限元II哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文AbstractRubberhasvariousexcellentpropertiesandisawidelyusedpolymermaterial.However,duetothesuperelasticpropertiesofrubb
7、ermaterials,largedeformationseasilyoccurunderpressure.Especiallywhensubjectedtoin-planecompressiveloadsparalleltothefreesurface,whenthecompressivestrainislessthanthecriticalvalue,thesmoothfreesurfacecanstillmaintaincontinuity.Oncethecompressivestrainexceedsitscritic
