基于有机玻璃拉伸试验的本构关系拟合及有限元实例分析

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1、硕士学位论文基于有机玻璃拉伸试验的本构关系拟合及有限元实例分析THEFITTINGOFTHECONSTITUTIVERELATIONSHIPOFPMMAANDFEARESEARCHBASEDONTENSILETESTS范瑞鹤2012年7月国内图书分类号：O345学校代码：10213国际图书分类号：530密级：公开工学硕士学位论文基于有机玻璃拉伸试验的本构关系拟合及有限元实例分析硕士研究生：范瑞鹤导师：曲焱喆副教授申请学位：工学硕士学科：固体力学所在单位：航天学院答辩日期：2012年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O345U.D.C:530Dissertatio

2、nfortheMasterDegreeinEngineeringTHEFITTINGOFTHECONSTITUTIVERELATIONSHIPOFPMMAANDFEARESEARCHBASEDONTENSILETESTSCandidate：FanRuiheSupervisor：AssociateProf.QuyanzheAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：SolidMechanicsAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：July,2012Degree-Conferr

3、ing-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要有机玻璃PMMA因其优越的物理、化学和力学性能，广泛被应用于各个领域。诸多性能中最为重要的是其力学性能，力学性能是决定有机玻璃PMMA合理应用的主导因素。有机玻璃是典型的粘弹性材料，在拉伸过程中容易受到外界条件如试验温度和试验速率的影响。当改变试验温度和试验速率时，应力-应变曲线类型将随之而改变。因此必须了解有机玻璃PMMA的强度和破坏行为以及它对力学加载的响应，了解它如何依赖温度和时间，再根据使用环境的要求进行设计和应用。本文在Zwick/Z010试验机对有机玻璃PMMA

4、进行293K~353K四个温度档次和0.0003/s~0.009/s五个应变率档次的单轴准静态拉伸试验，并对试验结果进行了同一温度不同应变率、同一应变率不同温度下的分析，利用时/率温等效关系推导了屈服应力的对数位移因子lga，并对脆-韧断裂方式做了一定阐述。T然后在T=293K时用改进的ZWT模型、T=313K和T=333K时用DSGZ模型对拉伸试验结果进行了分类拟合。先是求解了各自模型的参数，然后用Matlab拟合，并对拟合结果做出了分析。最后，结合前文的试验结果对有机玻璃灯罩在热应力单独作用和热应力、风荷载共同作用下进行了ABAQUS有限元隐式静态和显式动态分析，重点研究了静态时各面的应

5、力、位移分布和危险点应力变化情况以及动态时应力、位移、内能、动能和总能随时间的变化情况，并提出了增大倒角来缓解应力集中的优化方案。关键词：有机玻璃；本构关系；时温等效；ABAQUS分析-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractPMMAisbeingwidelyusedinmanyfieldsbecauseofitsexcellentphysicalproperties,chemicalpropertiesandmechanicalproperties.Amongtheseproperties,themostimportantareitsmechanicalpropertieswhi

6、chmainlydeterminetheappropriateapplicationofPMMA.Asatypicalvisco-elasticmaterial,PMMAspecimeniseasilyaffectedbytheexternalenvironmentssuchastemperatureandtestspeed.Thetypeofstress-straincurvewillchangeasthetemperatureandtestspeedchange.ThatmeanswehavetoknowaboutthefracturerulesandbehaviorsofPMMA,it

7、sreactiontoapplyingload,anditsrelianceontemperatureandtime,beforewestarttodesignanduseitonthegivenconditions.Inthispaper,uniaxialandquasi-statictensiletestsofPMMAwereoperatedonZwick/Z010testingmachineatfour