表述橡胶大应变行为的本构方程.doc

表述橡胶大应变行为的本构方程

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目 录
第一章 绪论.............................................................................6
1.1橡胶材料..........................................................................................6
1.1.1定义...............................................................................................6
1.1.2主要特性.......................................................................................6
1.1.3分类...............................................................................................7
1.2橡胶本构方程..................................................................................8
1.2.1连续介质唯象学方法...................................................................8
1.2.2统计热力学理论...........................................................................9
1.2.3粘弹性模型..................................................................................11
1.3橡胶的应变诱导结晶.....................................................................12
1.3.1 应变诱导结晶的热力学理论.....................................................12
1.3.2纯橡胶的应变诱导结晶..............................................................13
1.3.3增强橡胶应变诱导结晶的研究..................................................14
1.3.3.1炭黑、白炭黑增强橡胶...........................................................14
1.3.3.2纳米黏土(纳米片层)增强橡胶.................................................16
第二章 实验部分.....................................................................19
2.1实验部分..........................................................................................19
2.1.1实验原料.......................................................................................19
2.1.2 橡胶材料的制备..........................................................................19
2.2测试与表征......................................................................................20
2.2.1 应力应变曲线测试......................................................................20
2.2.2同步辐射二维广角x射线衍射...................................................20
第三章 描述天然橡胶大应变行为的本构方程研究..............21
3.1 拉伸诱导橡胶微观结构的变化......................................................21
3.2 大应变本构方程的建立..................................................................22
3.2.1 可滑移缠结网络...........................................................................22
3.2.2 拉伸诱导结晶...............................................................................24
3.2.3 本构方程的拟合...........................................................................30
结论............................................................................................33
致谢............................................................................................34
参考文献....................................................................................35



摘要 橡胶材料的本构模型很多，如唯像学本构模型、分子统计学本构模型、超粘弹性本构模型等。天然橡胶在不同的应变条件下其微观结构会发生不同的变化，同时其应力应变曲线关系也会发生相应的变化。遗憾的是，到目前为止并没有出现一个能够同时反映天然橡胶在各个不同应变阶段发生的不同微观结构演变的本构关系。本论文建立了一种新的可以描述天然橡胶在大应变范围内的应力应变曲线关系的本构方程，具有很重要的工程意义。在建立本构方程过程中，我们同时考虑了橡胶网络不均匀性、化学交联点、缠结点以及应变诱导结晶现象对橡胶应力应变关系的贡献，最终成功地建立了可以描述橡胶大应变行为的本构方程。在我们建立的本构方程中包含橡胶网络结构参数，通过使用本构方程对应力应变曲线进行拟合，得到这些参数的具体的值。通过这些参数的值可以反映橡胶的微观结构特征以及在拉伸过程中其微观结构变化。

关键词:天然橡胶；本构方程；网络不均匀性；缠结；应变诱导结晶