基于形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料的雙向形狀記憶材料的研究

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1、碩碩碩士士士學(xué)學(xué)學(xué)位位位論論論文文文基于形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料的雙向形狀記憶材料的研究RESEARCHONTWOWAYSHAPEMEMORYMATERIALBASEDONSHAPEMEMORYPOLYMERANDITSCOMPOSITE張張張雍雍雍淋淋淋哈哈哈爾爾爾濱濱濱工工工業(yè)業(yè)業(yè)大大大學(xué)學(xué)學(xué)2018年年年6月月月國內(nèi)圖書分類號:O345學(xué)校代碼:10213國際圖書分類號:53密級:公開工工工學(xué)學(xué)學(xué)碩碩碩士士士學(xué)學(xué)學(xué)位位位論論論文文文基于形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料的雙向形狀記憶材料的研究碩士研

2、究生:張雍淋導(dǎo)師:劉立武教授申請學(xué)位:工學(xué)碩士學(xué)科:固體力學(xué)所在單位:航天學(xué)院答辯日期:2018年6月授予學(xué)位單位:哈爾濱工業(yè)大學(xué)Classi?edIndex:O345U.D.C:53DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONTWOWAYSHAPEMEMORYMATERIALBASEDONSHAPEMEMORYPOLYMERANDITSCOMPOSITECandidate:ZhangYonglinSupervisor:Prof.Li

3、uLiwuAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:SolidMechanicsAliation:SchoolofAstronauticsDateofDefence:June,2018Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要形狀記憶聚合物是一種能對外界刺激產(chǎn)生反應(yīng)的新型智能材料。本文研究了基于形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料的雙向形

4、狀記憶材料,在材料制備過程中采用具有預(yù)應(yīng)變的彈性體使材料具有雙向形狀記憶效應(yīng)。對環(huán)氧樹脂形狀記憶聚合物及苯乙烯形狀記憶聚合物進行了材料力學(xué)性能測試,分析了其粘彈性特性,為后續(xù)對其形狀記憶特性研究提供實驗基礎(chǔ)。對彈性體進行了單軸拉伸實驗,為后續(xù)的理論分析提供實驗基礎(chǔ)。對形狀記憶聚合物的粘彈性造成的形狀記憶效應(yīng)進行了理論分析,采用時溫等效原理解釋材料的形狀記憶效應(yīng)。對于形狀記憶材料的本構(gòu)模型采用廣義Maxwell模型,并采用遺傳積分本構(gòu)模型及非線性模型描述材料的粘彈性特性及非線性特性。對于形狀記憶聚合物

5、復(fù)合材料的粘彈性特性進行了理論推導(dǎo)。根據(jù)模型對于形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料的粘彈性參數(shù)進行了參數(shù)擬合,根據(jù)擬合的材料參數(shù)進行了有限元仿真,模擬了形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料的形狀記憶效應(yīng)及雙向形狀記憶效應(yīng),在單個溫度循環(huán)及多個溫度循環(huán)下的不同應(yīng)力、位移響應(yīng),比較了不同彈性體預(yù)應(yīng)力對于雙向形狀記憶效應(yīng)的影響。利用灌注法制備了環(huán)氧樹脂及苯乙烯形狀記憶聚合物復(fù)合材料雙向形狀記憶材料,通過實驗驗證了雙向形狀記憶效應(yīng),并比較了不同彈性體預(yù)應(yīng)力對于雙向形狀記憶效應(yīng)的影響?;谛螤钣洃浶?yīng)及雙向形狀記憶效應(yīng),研制了

6、單向柔性抓取裝置及雙向柔性抓取裝置,并通過實驗驗證了其功能可行性。關(guān)鍵詞:形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料;雙向形狀記憶材料;時溫等效原理;形狀記憶效應(yīng);雙向形狀記憶效應(yīng)-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractShapememorypolymer(SMP)isanewkindofmaterialwhichcanreacttoout-erstimuli.Thispaperstudiedtwowayshapememorymaterialwhosetwowayshapememoryeectwasco

7、nsequenceofpreformedelastomerbasedonSMPanditscompos-ite.MaterialmechanicalpropertytestswereconductedonepoxybasedSMPandstyrenebasedSMP,andtheviscoelasticityofthetwomaterialswasstudied,whiletensiletestwasperformedontheelastomer,oeringfundamentalexperimen

8、taldataforsubsequentre-search.Theshapememoryeect(SME)duetotheSMPviscoelasticitywasstudied,anditwasexplainedbythetimetemperatureequivalenceprinciple.TheSMPconstitutivemodelwasperformedbygeneralMaxwellmodel,andgeneticintegralconstitutivem

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