【摘 要】
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泡沫塑料作为一种轻质结构材料,不仅具有密度低、比模量高、比强度高的特点,而且具有绝热、绝缘、减振和抗化学腐蚀等功能,因而在国防和民用领域得到了广泛的应用.随着应用领
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泡沫塑料作为一种轻质结构材料,不仅具有密度低、比模量高、比强度高的特点,而且具有绝热、绝缘、减振和抗化学腐蚀等功能,因而在国防和民用领域得到了广泛的应用.随着应用领域的扩展,对泡沫塑料性能的要求越来越高.如何提高泡沫塑料的性能和开发新型的泡沫塑料成为当今研究的热点.复合泡沫作为一种新型泡沫塑料,随着空心微珠加工技术的提高,又重新受到人们的重视.以往,对泡沫塑料的力学研究大多集中在弹性性能方面,对泡沫塑料的失效问题研究不够,因而,开展这一研究具有重要的学术意义和应用价值.这不仅丰富了泡沫材料力学研究的内容,也有助于更充分的利用泡沫塑料的特性,为开发新的泡沫材料提供理论和实验依据.本文首先对国内外泡沫材料力学研究的文献进行了简要介绍,重点比较了近期开孔泡沫的力学模型.然后,针对十四面体开孔泡沫模型进行基于有限元手段的弹性性能分析,研究了泡沫塑料模量与相对密度、支柱截面形状的关系,以及模型尺度对模量预测的影响,并探讨了作为进一步分析中单元体模型的边界条件.在理论研究方面,分析了空心球涂层粒子增强复合材料在球对称拉伸载荷作用下的局部应力场,进而应用能量准则得到了界面脱粘临界应力的解析表达式,讨论了各相几何参数对非均匀和均匀涂层空心粒子临界脱粘应力的影响.最后,进行了泡沫塑料两方面的实验研究.一方面,对含缺陷的聚氨酯泡沫塑料进行了拉伸实验,探讨了各种缺陷形式对拉伸强度的影响,并利用含双边裂纹试件的拉伸实验确定了材料的拉伸断裂韧性.另一方面,对空心玻璃微珠填充的环氧树脂复合泡沫进行了压缩实验,分析了密度、孔隙度对复合泡沫压缩模量、强度的影响,并通过显微观察分析了复合泡沫破坏机理和空心玻璃微珠的力学作用.
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