形状记忆聚合物及其复合材料形状记忆性能的研究

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1、NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringResearchonShapeMemoryPerformanceofShapeMemoryPolymerandItsCompositesAThesisinEngineeringMechanicsbyShuHaoranAdvisedbyProf.SunHuiyuSubmittedinPartialFulfillmentoftheRe

2、quirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2012承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承

3、诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要形状记忆聚合物因为其所具有的良好的形状恢复能力，以及回复行为的可操纵性、生物相容性以及生产成本低等优点，正在航空航天等领域得到越来越多的应用和发展。形状记忆聚合物及其复合材料的力学性能研究是一个非常有意义的课题，对材料在实际过程中的应用有很大的指导作用。对于形状记忆聚合物及其复合材料在形状记忆过程中的影响因素还有许多问题需要做进一步的研究。为了研究形状记忆聚合物及其复合材料的力学性能和形状恢复过程中的影响因素，本文首先基于形状记忆聚合物的粘弹性理论，建立了

4、形状记忆聚合物的有限元计算模型，代入周期性的边界条件，分析讨论了形状记忆聚合物在整个形状记忆过程中的力学性能，并和已有的实验结果做了比较。结果表明，采用基于粘弹性理论的有限元模拟是完全可行的，提供了一种研究形状记忆聚合物形状记忆过程力学性能及其影响因素的方法。针对形状记忆聚合物弹性模量低、强度低的缺点，同时考虑形状记忆聚合物在实际应用时大变形的特点，采用两种纤维增强的方式，一种是不连续短纤维增强的方式，研究了短纤维的体积含量、纤维长径比、纤维端点位置等因素对形状回复过程的影响，结果表明，在短纤维增强后，材料的

5、形状固定率和形状不可回复率以及有效形状恢复率都降低了；另一种是在形状记忆聚合物中加入长纤维增强的方式，研究了纤维体积含量以及纤维铺设方式等因素对形状恢复过程的影响，结果表明，加入长纤维增强后，材料的模量和强度得到了显著的提高，同时材料的形状固定率和形状不可回复率降低了但是有效形状恢复率得到了提高。关键词：形状记忆聚合物；纤维增强形状记忆聚合物复合材料；粘弹性；有限元模拟；形状记忆特性本文的研究工作得到了国家自然科学基金项目（10972101）的资助。本文工作在机械结构力学及控制国家重点实验室完成。i形状记忆聚

6、合物及其复合材料形状记忆性能研究AbstractTheshapememorypolymerisgettingmoreandmoreapplicationsanddevelopmentinthefieldsofaerospaceaviationbecauseofitsgoodshaperecoverycapabilities,aswellasthemaneuverabilityofrecoverybehavior,biocompatibility,andtheadvantageoflowproductionco

7、sts.Themechanicalpropertiesstudyofshapememorypolymeranditscompositesisaverysignificantsubject，thestudycangivegreatguidancetotheactualapplicationoftheSMPmaterialanditscomposites.Itisneedtogettingfurtherresearchoftheinfluencingfactorsintheshaperecoveryprocess

8、ofshapememorypolymersandtheircomposites.Inordertostudythemechanicalpropertiesandtheinfluencingfactorsinrecoveryprocessofshapememorypolymersandtheircomposites.Wefirstestablishthefiniteelementmodelofthes