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用平行流变框架(PRF)模拟聚醚醚酮的粘弹性和循环蠕变。 (英语) 兹伯利07818802

小结:虽然蠕变通常被视为一种准静态现象,但在多种工程应用中,载荷不是恒定的,因此应考虑循环载荷条件下的蠕变。目前的工作介绍了PEEK(聚醚醚酮)的粘弹性和循环蠕变的理论和实验研究,PEEK是一种具有良好化学和热稳定性的聚合物。在其他要求苛刻的应用中,聚醚醚酮用于轴承行业制造保持架,其主要功能是隔离和引导滚动元件。在这种应用中,聚合物保持架受到长期荷载的交替作用,这意味着不能假设经典蠕变(恒定荷载下)。在当前的研究中,非线性粘度被纳入广义Maxwell模型,采用Eyring方程,该方程假设粘度系数不是常数,而是依赖于应力。该模型是通过并行流变框架(PRF)(最近在商业软件ABAQUS中实现的数值技术)实现的,用于构建具有超弹性弹簧和非线性粘度阻尼器的广义Maxwell模型。最初,从单轴试验中确定粘弹性材料参数,然后使用这些参数模拟循环载荷下的PEEK响应,以预测蠕变/疲劳失效时间。最后,将数值预测与试验结果进行了比较。对比表明,该方法及其PRF数值实现可以成功地模拟单轴载荷下聚醚醚酮的非线性粘弹性行为。研究还发现,利用现有材料模型和PRF可以合理地模拟循环蠕变。

MSC公司:

74D10型 记忆材料的非线性本构方程
74兰特20 非弹性骨折和损伤
74A20型 固体力学中的本构函数理论
74S05号 有限元方法在固体力学问题中的应用

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参考文献:

[1] ABAQUS/标准用户手册。
[2] Abdel-Karim,M.,《根据各种硬化规则对复杂结构进行安定》,国际期刊Pres.Ves。皮普。,82, 6, 427-458 (2005)
[3] 阿米里·拉德,A。;Pastukhov,L.V。;Govaert,L.E.公司。;van Dommelen,J.A.W.,《短纤维复合材料的各向异性粘弹-粘塑性模型》,Mech。材料。,137 (2019)
[4] Avanzini,A。;Donzella,G。;加琳娜,D。;潘迪尼,S。;Petrogalli,C.,聚醚醚酮短纤维增强复合材料的疲劳行为和循环损伤,复合材料,B部分,45,397-406(2013)
[5] 阿凡齐尼,A。;彼得罗加利,C。;巴蒂尼,G。;Donzella,G.,微缺口对未填充和短碳纤维增强聚醚醚酮疲劳强度和裂纹扩展的影响,Mater。设计。,139, 447-456 (2018)
[6] 巴塔查里亚,A。;Weág,C.J.,《纤维增强聚合物基复合材料的压力敏感性和强度差效应》,机械。材料。,17, 4, 329-349 (1994)
[7] Chaboche,J.L。;Nouilhas,D.,《棘轮效应的本构模型——第一部分:经典模型的实验事实和特性》,J.Eng.Mater。技术。,111, 384-392 (1989)
[8] Chaboche,J.L。;Nouilhas,D.,棘轮效应的本构建模——第二部分:一些附加运动学规则的可能性,J.Eng.Mater。技术。,111, 409-416 (1989)
[9] Erarts,O。;Van Drongelen,M。;Govaert,E。;五十、 E.,《横向加载单向热塑性复合材料中塑性控制蠕变和疲劳失效机制的识别》,J.Compos。材料。,55, 14, 1947-1965 (2021)
[10] Fouchier,N。;Nadot-Martin,C。;康拉多,E。;Bernasconi,A。;Castizer,S.,《使用粘弹性框架中的贯穿过程模型评估高温下短纤维增强热塑性塑料的疲劳寿命》,《国际疲劳杂志》,124,236-244(2019)
[11] Garofalo,F.,定义金属最小蠕变率的应力相关性的经验关系,Trans。AIME,227351-356(1963)
[12] 韩,Y。;马,H。;杨,C。;张,N。;Daemen,J.J.K.,《考虑平均应力、半幅和循环周期影响的岩盐循环表征的修正蠕变模型》,《岩石力学》。岩石工程,53,7(2020)
[13] 林,C.-Y。;陈Y.C。;林,C.-H。;Chang,K.-V.,基于有限加载速率下导出的标准线性固体模型分析粘弹性材料应力松弛和蠕变的本构方程,Polymers,4,2124,1-25(2022)
[14] Mahdavi,H。;Poulios,K。;卡丁,Y。;Niordson,C.F.,《微塑性对滚动接触疲劳中皮下缺陷裂纹萌生的影响》,《国际疲劳杂志》,161,第106870页,(2022)
[15] 麦克道尔,D.L。;Dunne,F.P.E.,“疲劳裂纹形成的微观结构敏感性计算模型”,《国际疲劳杂志》,32,9,1521-1542(2010)
[16] Mejri,M。;图巴尔,L。;Cuillière,J.C.(库利埃,J.C.)。;François,V.,短天然纤维增强塑料与尼龙的疲劳寿命和残余强度,复合材料第B部分:工程,110,1429-441(2017)
[17] Muliana,A.,聚合物基材料的非线性粘弹性降解模型,国际固体结构杂志。,51, 122-132 (2014)
[18] 诺沙拉蒂,N。;扎贝特,A。;Sahebian,S.,玻璃/环氧复合材料在非线性和线性粘弹性行为下蠕变响应的应力依赖性,国际高分子科学杂志。(欣达维语),1-11(2022),文章ID 9733138
[19] Parodi,E.,《聚酰胺6的结构-性能关系》(2017),TU Eindhoven:TU Endhoven the Netherlands,博士论文
[20] 帕罗迪,E。;彼得斯,G.W.M。;Govaert,L.E.,聚酰胺6的结构-性能关系,第1部分:压缩成型过程中热历史对变形和失效动力学的影响,《聚合物》,10,7,2-19(2018)
[21] Pastukhov,L.,《纤维增强热塑性塑料的长期性能》(2019),TU Eindhoven:TU Endhoven the Netherlands,博士论文
[22] 普莱茨,M。;Meyer,K.A。;Künstner,D。;Scheriau,S。;Daves,W.,滚动/滑动接触中钢轨的循环塑性变形-使用不同塑性模型的准静态有限元计算,磨损,436-37,第202992条,pp.(2019)
[23] 北卡罗来纳州普格诺。;Ciavarella,M。;科内蒂,P。;Carpinti,A.,《疲劳裂纹扩展的广义巴黎定律》,J.Mech。物理学。固体,54,7,1333-1349(2006)·Zbl 1120.74779号
[24] W·兰伯格。;Osgood,W.R.,“用三个参数描述应力-应变曲线”,《技术说明》(902)(1943),美国国家航空咨询委员会:美国国家航空顾问委员会,华盛顿特区
[25] 拉莫利诺,G。;塞切尔,S。;Cornacchia,G.,纤维取向和残余应力对注塑短纤维增强组件结构性能的影响,高级系统。科学。申请。,2, 1-19 (2020)
[26] Seo,J.等人。;Gohn,A.M。;O.杜宾。;高桥,H。;长谷川,H。;佐藤,R。;Rhoades,A.M。;理查德·P。;Schaake,R.P。;Colby,R.H.,“宽温度范围内不同分子量聚醚醚酮的等温结晶”,《聚合物结晶》,1-12(2018),Wiley
[27] O.D.谢尔比。;Dorn,J.,“聚甲基丙烯酸甲酯的非弹性蠕变”,J.机械。物理学。固体,6,2145-162(1958)
[28] Shetty,D.K。;穆拉,T。;Meshii,M.,循环加载条件下蠕变变形分析,材料。科学。工程师,20,261-266(1975)
[29] Shrestha,R.,变幅和多轴载荷下聚醚醚酮的疲劳行为和建模(2020年),奥本大学:美国阿拉巴马州奥本大学,博士论文
[30] Sobieraj,M.C。;Murphy,J.E。;Brinkman,J.G。;Kurtz,S.M。;Rimnac,C.M.,“聚醚醚酮的缺口疲劳行为”,生物材料,31,35,9156-9162(2010)
[31] 斯塔德勒,G。;Primetzhofer,A。;Jerabek,M。;Pinter,G。;Grün,F.,《粘弹性行为对短纤维增强聚合物寿命影响的研究》,《聚合物》,12,2874,2-13(2020)
[32] Tervoort,T.A。;Klompen,E.T.J。;Govaert,L.E.,聚合物玻璃有限、三维、非线性粘弹性行为的多模式方法,《流变学杂志》,40,5,779-797(1996)
[33] 特威迪,C.A。;Van Vliet,K.J.,通过纳米压痕测定粘弹性材料的接触蠕变柔度,J.Mater。第21、6、1576-1589号决议(2006年)
[34] Van Breemen,L.C.A。;Klompen,E.T.J。;Govaert,L.E。;Meijer,H.E.H.,将聚合物玻璃的EGP本构模型扩展到多重松弛时间,J.Mech。物理学。固体,592191-2207(2011)·Zbl 1270.74031号
[35] Van Erp,T.B。;雷诺兹,C.T。;佩伊斯,T。;Van Dommelen,J.A.W。;Govaert,L.E.,《定向聚丙烯的屈服和长期失效预测:动力学和各向异性》,《聚合物科学杂志》:B部分:聚合物物理。,47, 2026-2035 (2009)
[36] Van Roo,T。;Dillenberger,F.,《制备高定向试样的单向板》,Kunststoffe International,441-44(2019)
[37] Van Roo,T.公司。;科尔林,S。;Dillenberger,F。;Amberg,J.,《关于具有高纤维取向的短玻璃纤维增强热塑性塑料以及表面粗糙度对机械参数的影响》,J.Reinforc。塑料。组成。,41, 7-8, 296-308 (2022)
[38] 杨,X。;龚,M。;Chui,Y.H.,CFRP增强木材复合材料在不同气候条件下承受循环载荷的短期蠕变行为,生物资源,9,21845-1857(2014)
[39] Ye,S。;薛,Y。;吴杰。;Li,Q.,用修正的Merchant模型模拟土壤的粘塑性变形,环境。地球科学。,66, 1497-1504 (2012)
[40] 于振英。;朱S.P。;刘,Q。;Liu,Y.,无任何附加材料常数的多轴疲劳损伤参数和寿命预测,材料,10,923(2017)
[41] 翟,Z。;江,B。;Drummer,D.,准单向E玻璃纤维织物增强聚丙烯复合材料的拉伸蠕变行为,聚合物,10,661,1-12(2018)
[42] 张,X。;亚历山大·J·D。;Seo,J.等人。;Gohn,A.M。;Behary,M.J。;Schaake,R.P。;科尔比,R.H。;Rhoades,A.M.,玻璃纤维填充聚醚醚酮(样品尺寸为纳克)的结晶动力学:快速扫描量热法的可行性研究,Thermochim。《学报》,721,1-13(2023),179442
[43] 朱伟。;戴,G。;龚伟,《软粘土循环累积变形特性和等效循环蠕变模型研究》,数学。Probl Eng.,1-11(2021),2021,ID 5588494
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