zwt非线性热粘弹性本构关系的研究与应用

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1、维普资讯http://www.cqvip.com⑤⋯1宁被大学学报t理工版)VolI3Sup第13卷增刊2000年l2月JOURNALOFNINGBOUNIVERSITYtNSEE)Dec2000文章编号：1001．5132(2000)Sup-0141—09ZWT非线性热粘弹性本构关系的研究与应用丁2，c王礼立，施绍裘江瑛，黄得进宁波大学力学和材料科学研究中心)摘要：回顾和介绍了源于高分子材料非线性热粘弹性本构特性研究的zwT(朱王唐)本构模型，该模型揭示了高聚物在跨越准静态到冲击动态8个量级应变率范围

2、和走应变下的拳构非线性来自纯弹性响应而其率相关响应基本呈线性；发现准静响应和高应变率响应分别由各自的特征松弛时间控制，而各自的影响域仅为45个量级应变率；在同时考虑温度效应后发展了非线性热粘弹性本构模型，并建立了相应的时间／速率与温度间的互换／等效关系；实验证实z、vT方程对热固性塑料、热塑性塑料和高聚物基复合材料都适用，并可推广到混凝土；在研究了材料内部损伤在冲击走变形下的率相是损伤演化律后，进一步提出了计厦损伤率型演化的ZWT方程和相应的双变量(应变、应变率)动态破坏准则；基于zwT方程研究了粘弹性

3、渡的弥散和衰减特性．指出存在一个由高应变率松弛时间占统治地位的有效传播时问或有效传播距离”；进而一方面提出了一个确定高聚物在高应变下粘弹性本构方程的反问题解法，另一方面把传统的SHPB弹性压杆技术推广到粘弹性压杆，从而可对低波阻抗材料进行冲击试验研究关键词热粘弹ti；拳构关系；兰兰苎塑竺堕斗篷短噼构关§中图分类号：0347文献标识码：B掰料一言臣蟹0引言历史告诉我们：材料是人类文明大厦的基石每一种重要的新材料的发现和应用，都会给社会生产和生活带来巨大变化．全世界高分子材料的总产量就其体积而言已与钢铁相当

4、，已与金属、陶瓷材料并列为当前世界的三大工程材料．高分子材料因其力学性能对载荷作用时间或应变率的敏感性远比金属材料强得多，而被作为典型的材料粘弹材料加以研究，得到众多学者的重视，不过大量研究主要集中在低应变率下的线性粘弹行为”．涉及高应变率、冲击载荷下高分子材料非线性牯弹性行为的研究则还远远不够，是一个急待发展的重要研究方向[41．从1978年恢复研究生招生起，朱兆祥在中国科技大学就把高分子材料的动态力学行为研究列为研究生的主攻课题之一．1981年，在第二届全国爆炸力学会议上和78级硕士研究生唐志平的硕

5、士学位论文“高应变率下环氧树脂的动态力学性能中，第一次提出了一个可在横跨七八个应变率量级条件下和变形范围在8％之内描述环氧树脂动态力学行为的非线性牯弹性本构方程，即后来被称为zwT【朱王唐)方程的本构模型．接着，2位81级硕士研究生徐大本和杨黎明分别在硕士学位论文“环氧树脂在高应变率下的时收稿日期：2000．11t6作者简介：王礼立．时任宁波大学副校长，救授．博导兼力学与材料科学研究中心主任维普资讯http://www.cqvip.com142宁波大学学报(理工版)第13卷温等效和热牯弹性本构关系和短纤

6、维增强对聚碳酸酯非线性性质的影响中研究了同时计及温度效应或纤维增强效应条件下高聚物的非线性牯弹性本构方程．杨黎明还进一步在博士学位论文热塑性塑料及其短纤维增强材料在高速变形下非线性粘弹性能的研究中，通过微力学理论分析与实验研究相结合的途径，提出可由高聚物基体和增强纤维各自的本构特性得出复合材料的ZWT型非线性粘弹性本构方程．=随后，周风华则在硕士学位论文“有机玻璃在高应变率大变形下的非线性粘弹=性及损伤破坏性能的研究中[I，在更大变形条件下研究了材料内部损伤在冲击大变形下的率相关损伤演化后，进印}一步提

7、出了计及损伤率型演化律的ZWT方程和相应的双变量(应变、应变率)动态破坏准则．黄德进在硬士学位论文冲击载荷下动态局部效应的研究中，[】”基于ZWT方程分析了非线性牯弹性波传播时的非线性效应，以及依赖于高聚物高应变率松弛时间的所谓有效传播距离／时间邮姜锡权在博士学位论文水泥砂浆静动态力学行为及短纤维增强性能，研吼究中，以及陈江瑛一在硬士学位论文水泥砂浆动态力学性能研究中”，都发现ZWT型非线性牯弹性本构方程还可推广到混凝土，只要计及混凝土内部损伤演化本身的率相关性和所引起的非线性特征以下我们来回顾和讨论一

8、下这一系列研究的要点，及其在理论和工程应用上的意义．+1zwT非线性粘弹性本构关系●朱兆祥、王礼立和他们的合作者近2O年来对典型工程塑料(如环氧树脂蹦、有机玻璃PMMA、聚√碳酸酯Pc、尼龙、ABS、PBT等)所进行的一系列实验研究表明04]，在准静载荷到冲击载荷的范围内，或即在应变率为】O到】Os范围内，典型高聚物(包括热塑性和热固性的)的非线性粘弹性本构行为可以令人满意地由如下非线性粘弹性本构关系来描述：l-T")(1a)(】b)此处口