温度对聚氨酯泡沫力学性能的影响.docVIP

温度对聚氨酯泡沫力学性能的影响 温茂萍? 庞海燕? 敬仕明 聚氨酯泡沫是一种比重较小的多孔材料，具有密封、隔热及绝缘等优良性能，同时又具有很好的缓冲和减振作用，在武器装置中已得到广泛应用，不但作为易损部件包装及重要设备的防护材料，而且还作为结构物内部的填充物。作为支撑和包装材料，其力学性能应是其重要的性能参数之一。聚氨酯泡沫属于高分子材料，温度对其力学性能有一定的影响。文中研究温度对其力学性能的影响，首先测试聚氨酯泡沫材料在不同温度下的压缩及拉伸应力?应变曲线，从其压缩应力–应变曲线上可以计算得到聚氨酯泡沫材料在不同温度下的压缩性能数据，如压缩模量、?0.01、屈服强度等，其中?0.01是聚氨酯泡沫压缩应变为0.01时的应力，同样，从拉伸应力–应变曲线上可以计算得到聚氨酯泡沫材料在不同温度下的拉伸性能数据，如拉伸模量、抗拉强度。试验条件：(1)试样种类及尺寸；均为带玻璃微珠聚氨酯泡沫试样、尺寸为?50 mm×60 mm，密度为0.50 g/cm3；(2)仪器设备；INSTRON?5582试验机，负荷传感器为100 kN，双侧引伸计，其量程为2.5 mm、标距为25 mm；(3)试验类型，压缩和拉伸，加载速率均为5.0 mm/min；(4)试验温度，0，25，35，45，55，65，75 ℃。 从试验结果看，聚氨酯泡沫的拉伸、压缩力学性能均随温度增加而下降，因此聚氨酯泡沫材料力学性能对温度比较敏感，采用下式所示的Johnson热黏塑性本构方程对试验结果进行拟合， 其中A，B，C，n，m是材料常数，，分别为试验应变和准静态加载时试样的平均应变速率，本文中/=1，T*是定义为下式的无量纲温度：T*=(T?Tr)/(Tm?Tr)，Tm，Tr分别为20 ℃和120 ℃。采用这一本构模型对聚氨酯泡沫在不同温度下的拉伸、压缩应力?应变曲线进行了拟合，拟合曲线以及得到的材料常数分别如图1，2所示。从拟合结果可以看出，Johnson提出的热黏塑性本构方程可以用于描述聚氨酯泡沫材料的本构关系，但是存在的问题是从不同温度曲线上拟合得到的“材料常数”并非是常数，不同温度下的“材料常数”却不同。因此，要很好地描述聚氨酯泡沫材料的本构关系还需对方程进行更好的修正。