钢骨架增强HDPE材料力学性能研究

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1、浙江工业大学硕士学位论文钢骨架增强I-IDPE材料力学性能研究摘要钢骨架增强HDPE是一种性能优良的新型钢塑复合材料。该材料以高强度钢网为增强体，以高密度聚乙烯(皿PE)为基体，这种复合结构集钢网高强度和塑料的耐腐蚀两种优点于一身。本论文针对钢网增强HDPE复合材料结构的特点，利用有限元分析软件ANSYS对其进行有限元数值模拟分析，基于复合材料力学理论对其进行强度理论分析，并且通过试验研究来进行验证。对钢网增强HDPE复合材料的主要力学性能进行了较为系统而深入的分析与研究。得出力学性能随不同中间钢网结构设计时的变化规律。钢网增强HDPE复合材

2、料的受拉伸与弯曲载荷条件下的形变与破坏机理。为在满足相应的使用力学性能要求下，合理优化复合材料结构参数，节省成本提够理论依据和参考。采用ANSYS软件模拟不同钢网结构的复合材料试样的拉伸和弯曲过程，得出该复合材料的弹性模量是纯HDPE材料的3倍至9倍。弹性模量随钢丝横截面积与基体面积之比的增大而增大，增量拐点出现在钢丝横截面积与基体面积之比为0．04__o．05之间，增加趋势逐渐变缓，其最大值为10000MPa左右。随着钢丝直径与基体厚度之比的不断增加，弯曲弹性模量大幅度提高，弯曲弹性模量最高可提高近3√r立l口o浙江工业大学硕士学位论文根据

3、复合材料力学并结合钢网增强HDPE材料的结构特点，推导出相关的钢网增强HDPE复合材料拉伸强度校核计算公式和弯曲强度计算校核公式，并对不同钢网结构参数设计的复合材料进行理论强度校核。复合材料的拉伸强度和弯曲强度最高可以提高近3倍左右。通过与试验结果进行对比，验证了有限元模拟和理论强度公式的正确性。通过观察和分析复合材料试样在拉伸与弯曲过程中的变形与破坏过程，得到钢网增强HDPE材料增强机理和形变规律。关键词：钢骨架增强HDPE，有限元分析，弹性模量，强度分析浙-2r_x_业大学硕士学位论文STUDYONⅣ匝CHANICALPROPEIUlIE

4、SOFSTEELSKELETONREn师ORCEDHDPEABSTRACT’SteelskeletonreinforcedHDPEisanewtypeofexcellentperformancesteel—plasticcompositematerials，whichusesthermoplasticpolythene(HDPE)asthematrixandthesteelskeletonasthereinforcedmaterials．Thiscompositestructuretakesadvantagesofbothmaterialsi

5、ncludinghighstrengthsteelskeletonandcorrosion—resistantplastic．ConcerningthecharacteristicsofthecompositestructureofsteelskeletonreinforcedHDPE，finiteelementanalysisisperformedonthesecompositematerialsbyusingfiniteelementsoftwareANSYS，strengthanalysisiscarriedoutwithcomposi

6、tematerialmechanicsandconfirmedbyexperimentaldata．ThispapermakesadeeplyandsystematicanalysisofthemainmechanicalpropertiesofthesteelskeletonreinforcedHDPE．Itreceivesthatchangeinmechanicalpropertieswithdifferentsteelskeletonconstructions．Itobtainsthedeformationandfailuremecha

7、nismofthesteelskeletonreinforcedHDPEundertensionandbendingloadconditions．Thereasonableoptimizationofstructuralparametersofcompositematerialsissuppliedbytheoreticalbasistomeetthedemandsinmechanicalpropertyandcostsaving．1V浙江工业大学硕士学位论文Itsimulatedtensionandbendingofdifferentste

8、elskeletonconstructionsbyANSYSinordertogetthetensilemodulusandflexuralmodulus．Fmdi