基于形状记忆聚合物及其复合材料的双向形状记忆材料的研究

《基于形状记忆聚合物及其复合材料的双向形状记忆材料的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕硕硕士士士学学学位位位论论论文文文基于形状记忆聚合物及其复合材料的双向形状记忆材料的研究RESEARCHONTWOWAYSHAPEMEMORYMATERIALBASEDONSHAPEMEMORYPOLYMERANDITSCOMPOSITE张张张雍雍雍淋淋淋哈哈哈尔尔尔滨滨滨工工工业业业大大大学学学2018年年年6月月月国内图书分类号：O345学校代码：10213国际图书分类号：53密级：公开工工工学学学硕硕硕士士士学学学位位位论论论文文文基于形状记忆聚合物及其复合材料的双向形状记忆材料的研究硕士研

2、究生：张雍淋导师：刘立武教授申请学位：工学硕士学科：固体力学所在单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O345U.D.C:53DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONTWOWAYSHAPEMEMORYMATERIALBASEDONSHAPEMEMORYPOLYMERANDITSCOMPOSITECandidate:ZhangYonglinSupervisor:Prof.Li

3、uLiwuAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:SolidMechanicsAliation:SchoolofAstronauticsDateofDefence:June,2018Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要形状记忆聚合物是一种能对外界刺激产生反应的新型智能材料。本文研究了基于形状记忆聚合物及其复合材料的双向形

4、状记忆材料，在材料制备过程中采用具有预应变的弹性体使材料具有双向形状记忆效应。对环氧树脂形状记忆聚合物及苯乙烯形状记忆聚合物进行了材料力学性能测试，分析了其粘弹性特性，为后续对其形状记忆特性研究提供实验基础。对弹性体进行了单轴拉伸实验，为后续的理论分析提供实验基础。对形状记忆聚合物的粘弹性造成的形状记忆效应进行了理论分析，采用时温等效原理解释材料的形状记忆效应。对于形状记忆材料的本构模型采用广义Maxwell模型，并采用遗传积分本构模型及非线性模型描述材料的粘弹性特性及非线性特性。对于形状记忆聚合物

5、复合材料的粘弹性特性进行了理论推导。根据模型对于形状记忆聚合物及其复合材料的粘弹性参数进行了参数拟合，根据拟合的材料参数进行了有限元仿真，模拟了形状记忆聚合物及其复合材料的形状记忆效应及双向形状记忆效应，在单个温度循环及多个温度循环下的不同应力、位移响应，比较了不同弹性体预应力对于双向形状记忆效应的影响。利用灌注法制备了环氧树脂及苯乙烯形状记忆聚合物复合材料双向形状记忆材料，通过实验验证了双向形状记忆效应，并比较了不同弹性体预应力对于双向形状记忆效应的影响。基于形状记忆效应及双向形状记忆效应，研制了

6、单向柔性抓取装置及双向柔性抓取装置，并通过实验验证了其功能可行性。关键词：形状记忆聚合物及其复合材料；双向形状记忆材料；时温等效原理；形状记忆效应；双向形状记忆效应-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractShapememorypolymer(SMP)isanewkindofmaterialwhichcanreacttoout-erstimuli.Thispaperstudiedtwowayshapememorymaterialwhosetwowayshapememoryeectwasco

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

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