应变率对乙烯基酯树脂压缩力学行为影响的研究.pdf

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1、王绪财，等：应变率对乙烯基酯树脂压缩力学行为影响的研究59应变率对乙烯基酯树脂压缩力学行为影响的研究王绪财彭刚冯家臣刘原栋曲英章李茂东(中国兵器工业集团第五三研究所，济南250031)摘要为研究应变率对乙烯基酯树脂压缩性能的影响，在准静态与动态试验条件下，比较分析了不同加载速率时乙烯基酯树脂的压缩力学行为。研究发现，乙烯基酯树脂的压缩性能受加载速率影响显著，具有明显的应变率效应。动态试验条件下的屈服应力比准静态下提高57：0％一85．2％，而屈服应变略有降低，其屈服形貌和破坏特征也明显不同。关键词应变率乙烯基酯树脂压

2、缩性能屈服断裂乙烯基酯树脂具有密度低、耐腐蚀性好、力学性1．3试样制备能及加工性能优异等特点，是继环氧树脂之后的又将乙烯基酯树脂通过浇注工艺制成薄板，然后一类被广泛研究和应用的树脂J。乙烯基酯树脂机械加工成直径10nlm、长度8mm的圆柱体试样。分子链两端含有不饱和双键交联点，在受力状态下1．4性能测试整个分子链可以伸长，利于吸收机械能及热的冲击，为比较应变率对乙烯基酯树脂压缩性能的影表现出很好的抗冲击性能。同时，分子链中的羟基响，共进行了6个应变率组的压缩试验，每个应变率对抗弹纤维如玻璃纤维、芳纶纤维、超高分子量聚

3、乙组下的试验进行多次，取重复性较好的试验结果的烯纤维等有良好的浸润性，因此乙烯基酯树脂被越平均值作为试验分析样本。低应变率下的准静态压来越广泛地应用到抗冲击纤维增强复合材料的研制缩试验在万能材料试验机上完成，压缩加载速度分及生产中J。别为2、50、200ram／rain。高应变率下的动态压缩试不同冲击速度下抗冲击复合材料的应变率不验在分离式霍普金森压杆上完成，通过调节气室压同，表现出不同的力学性能J。树脂基体的性能直力获得不同加载速度。实验环境温度为16℃，相对接关系到纤维增强树脂基复合材料的性能，如其横湿度为45％

4、。向压缩破坏是因基体破坏所致，大致沿45。斜面剪2结果与讨论切，伴随有界面破坏和纤维压碎。为更充分认识乙2．1不同应变率下的压缩失稳及破坏形貌烯基酯树脂在不同应变率下的压缩力学行为，笔者图2为乙烯基酯树脂试样在不同应变率下的压对其在不同应变率下的破坏形貌及压缩性能进行了缩失稳及破坏形貌照片。分析研究。1实验部分1．1原材料乙烯基酯树脂：SW905—2，上海昭和化学品有■■■限公司。(a)(b)’(c)1．2仪器及设备万能材料试验机：Instron8032型，英国Instron公司；分离式霍普金森压杆系统：压杆直径为l

5、4．5■■mm，结构如图1所示，中国兵器工业集团第五三研(d)(e)究所。a一原试样．b一准静态压缩屈服；c一准静态压缩破坏；撞击杆输人杆输出杆吸收杆，，，，d一动态压缩屈服；e一动态压缩破坏口[===苎【=二二一I二j===][==]图2乙烯基酯树脂试样的压缩失稳及破坏形貌照片、l、应变片试样应变片图1分离式霍普会森压杆收稿日期：2010—02-10工程塑料应用2010年，第38卷，第5期从图2可以看出，准静态压缩屈服后试样表面形貌形阶段，由于试样的长度和截面变化很小，工程应力与压缩前变化不大，基本没有可见裂纹，而

6、动态屈服一应变曲线和真应力一应变曲线基本重合，而在塑及破坏后试样表面密布裂纹，说明动态压缩时试样性变形阶段，两者之间出现了显著的差异，变形越的屈服和破坏与裂纹的形成和发展密切相关。试验大，差异越明显。因此，在材料科学研究中，特别是中还观察到，准静态压缩时试样屈服后形成腰鼓型，材料会发生大变形时，研究材料的真应力一应变关直到发出“砰”的声音，试样才完全破坏，而动态压系具有重要意义。缩时屈服后的试样没有出现腰鼓型。从图3还可以看出，准静态压缩条件下，材料经2．2不同应变率下乙烯基酯树脂的压缩力学行为历了弹性形变、屈服、发

7、展大形变及应变硬化等阶工程应力一应变曲线对材料在工程中的应用非段。起始阶段(OA)试样逐渐被“压实”，继而发生常重要，根据该曲线可以获得材料的力学性能指标，弹性变形(AB段)，到达弹性极限。，然后逐渐屈服可提供给工程设计或选材应用时参考。而在材料科到屈服极限Or，之后经过大的塑性变形区域，即应学研究中，工程应力一应变曲线不能反映试验过程力平台，材料进入应变强化阶段直到破坏。从微观的真实情况，因为在试样的压缩过程中，试样的截面角度看，弹性阶段的普弹性行为主要是由高分子的积和长度会不断变化。如果以瞬时截面积A除其键长和键

8、角发生微小变化引起的，而屈服之后产生相应的压缩力F，则可以得到瞬时的真应力s。当的大形变要归因于高分子链段的运动，即在大应力压缩力有一增量dF时，试样瞬时长度的应变为的作用下，本来被冻结的链段开始运动，高分子链逐一，于是应变的微分增量为de=d￡，所以试样渐舒展，提供了材料的大形变。如果继续施加力，伸自。变为后，总的应变量，即真应变e可表示为：