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聚氨酯弹性体夹层结构材料不仅在强度、减振和降噪等力学特性方面比单一各向同性材料优越,还能起到轻量化的作用,具有较高的比刚度,更简单的建造方式,更优越的功能和更强的安全性能。在现有的工业技术支撑下,聚氨酯弹性体夹层结构材料已可应用于船舶、桥梁、体育场、楼面系统和防爆墙等诸多方面。近年来各国学者对层间破坏问题展开了研究,但对聚氨酯弹性体材料的本构与其夹层结构研究不多。本文针对实验室自主制备的聚氨酯弹性体材料做为夹芯,钢板为面板制成的SPS结构,研究其本构关系以及面板与芯子界面开裂问题。主要内容如下:1.通过设计材料的单轴拉伸,剪切和压缩实验,并将压缩实验数据转换为等双轴拉伸数据,全面描述聚氨酯弹性材料的超弹力学性能。接着利用材料力学性能实验数据,应用ABAQUS软件进行拟合,并通过误差分析,获得了不同应变水平时,较为精确的材料本构模型参数。最后就各个超弹本构模型对聚氨酯弹性材料的适用性进行了评述。2.对三种不同的粘弹性力学模型进行分析与比较,采用广义Maxwell模型来描述聚氨酯弹性体的力学性能,得到一维松弛型本构方程和应力松弛模量的Prony级数形式,基于玻尔兹曼叠加原理得到聚氨酯弹性体的三维积分型本构方程。应用松弛试验数据,整理成归一化的松弛模量,对粘弹性本构方程进行数据拟合,得到三阶粘弹性Prony级数模型参数。3.对聚氨酯弹性体夹层结构进行三种加载速度条件(1mm/min、10mm/min、100mm/min)下的两种层间开裂(DCB和SLB)实验的研究,观察层间开裂情况。计算试验试件的能量释放率,同时利用虚拟裂纹闭合技术得到I型和II型的临界能量释放率。4.使用ABAQUS有限元仿真软件、Cohesive单元,对聚氨酯弹性体夹层结构的DCB和SLB实验进行了模拟。通过仿真模拟的结果与实验现象的比较,分析开裂情况。本文是在国家自然科学基金:间歇循环载荷下粘弹性夹芯夹层结构的疲劳破坏机理研究的支持下完成的。