高分子材料表面刮擦破坏的数值模拟.doc

高分子材料表面刮擦破坏的数值模拟


2.27万字 76页 原创作品，通过查重系统


摘 要

高分子材料在过去的数十年中，由于在对于电学器件、光学器件、家用产品和汽车等注重表面质量上的产品上的应用显著扩大，高分子材料的刮擦行为引起了广泛的关注。刮擦过程在这里定义为一个施加力荷载或者位移荷载的硬球状刮头插入高分子材料，然后在预定速度下在基底表面进行刮擦的机械变形过程。高分子材料的物理力学性能特殊，它的表面刮擦破坏模式以及机制相当复杂，能采用准确合适的高分子本构对刮擦破坏的机理进行有限元数值模拟是相当重要的。由于现有的有限元模拟中，缺乏采用考虑拉压不一致性的高分子材料本构关系，通过数值模拟所得的结果在阐述高分子材料刮擦变形破坏机理上不一定准确，所以可采用Drucker-Prager理论模型来分析高分子材料的本构关系。因此Drucker-Prager参数变化对于材料的耐刮擦性能的影响，也是值得分析研究的。运用有限元数值模拟软件研究在刮擦试验中材料的不同参数对材料表面刮擦破坏的影响，结果显示：摩擦角的变化对于耐刮擦性能的影响要大于应力流率变化的影响；摩擦角越大的材料，耐刮擦性能越好，而应力流率越大的材料，材料耐刮擦性越低。本文研究结果对实际应用有一定的指导意义。


关键词：高分子材料；表面刮擦；参数影响；有限元模拟