温度影响下形状记忆合金/橡胶复合材料的界面力学特性及损伤行为研究

基本信息
批准号:11502181
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:22.00
负责人:李旭
学科分类:
依托单位:武汉理工大学
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:晏石林,徐爽,刘翔,李君
关键词:
形状记忆合金界面脱粘损伤演化温度效应橡胶基复合材料
结项摘要

The combination of Shape memory alloy (SMA) and rubber materials creates a new kind of composite which exhibits impressive application potential because of its unique mechanical properties and good bio-compatibility. To this composite material, the interface adhesion between the inserted SMA and rubber matrix is an important factor for realizing its practical functionalities, and this factor is also greatly influenced by temperature effect. At current, there has been no enough understanding on above issue. So in this project, a systematical study will be carried out for characterizing the interface properties of the SMA/rubber composite. Firstly, the mechanical resistance of interface between SMA wire and rubber matrix are investigated through pull-out tests under different temperatures, so as to obtain the marked change in adhesion performance resulted from temperature variation. After that, the computational micro-mechanics which can take into account the interface decohesion process are conducted from the viewpoint of simulation. By employing these “virtual tests”, the finite deformation response of this composite under thermal-mechanical loadings are obtained and the effects of multi-factors including constitutive material, internal structure and bonding status of interface on its overall mechanical behavior are discussed, and then the corresponding heterogeneous mechanics and damage micro-mechanism can be revealed. Based on the works in this project, it is possible to find some methods to fully elaborate the physical nature of SMA reinforced elastomer, and these results can provide a theoretical foundation for further development and application of this material.

形状记忆合金增强橡胶是一种新型复合材料,它因具有独特的物理力学性能和良好的生物相容性而展现了较突出的应用前景。对这类材料而言,填入的形状记忆合金与橡胶基体之间的界面粘结性能是决定其能否发挥应有效用的关键因素,且这种性能表现还受到温度载荷的显著影响。目前在这方面尚缺乏足够的认识,因此有必要展开相关的研究。针对形状记忆合金/橡胶复合材料实际所处的热-力载荷工况,本项目首先通过系统的实验,考察其在温度影响下的界面粘结力学特性,获得与温度变化所对应的界面性能演变规律;其次从仿真角度出发,建立能合理计及这种界面脱粘效应的细观数值模型,以此模拟该材料在热-力载荷共同作用下的大变形力学响应,并考察材料的组分性能、结构形式、两相界面属性等多方面因素对此的影响。基于本项目的研究,将能较全面的揭示温度影响下形状记忆合金增强橡胶的细观变形演化特征和界面损伤失效机理,为该材料的进一步发展和应用提供有益的理论指导。

项目摘要

近年来,由柔性的橡胶高弹体与形状记忆合金组成的新型智能复合材料引起了人们兴趣和关注,这类材料拥有丰富的结构可设计性并展现出独特的物理力学性能,其发展和应用前景十分可观。由于橡胶基体和形状记忆合金增强相的受力性能差异较大,两者间的界面粘结状况就很大程度决定了该体系的功能和实用性。本项目主要针对温度影响下形状记忆合金增强橡胶的宏细观力学行为及界面损伤特性展开研究。考察了硫化与未硫化橡胶复合材料在不同温度和不同应变率下的大变形力学行为,并建立起描述这些影响因素的黏超弹性分子网络本构模型,为相关的宏细观力学表征奠定了理论基础;实施了不同温度下NiTi形状记忆合金丝在硅橡胶中的拔出试验,获得了变温条件下两者间界面粘结性能的演变规律,初步揭示了热载荷诱导的马氏体相变对该过程的影响;针对不同结构形式的NiTi/硅橡胶复合材料建立有限元数值模型,并根据需要编写相应的内聚力界面单元用户子程序,以此为基础考察了界面粘结强度和界面粘结能对这类材料纵向和横向拉伸变形行为的影响,从数值分析的角度探讨其内部界面损伤和结构演化规律;另外还以柱状晶组织Cu基形状记忆合金为对象,开展了阻尼力学行为实验,分析总结了载荷因素对该材料阻尼性能的影响机制。总的来说,本项目的研究结果将加深对形状记忆合金增强橡胶性能、结构及界面特征的认识,且有助于寻求充分发挥橡胶基体内形状记忆合金智能驱动、调控作用的方法,为该材料的发展和应用提供支持。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
3

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

DOI:10.14188/j.1671-8844.2019-03-007
发表时间:2019
4

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

DOI:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.006
发表时间:2021
5

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019

李旭的其他基金

批准号:30973021
批准年份:2009
资助金额:34.00
项目类别:面上项目
批准号:30371291
批准年份:2003
资助金额:21.00
项目类别:面上项目
批准号:21908154
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30500243
批准年份:2005
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1732114
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:联合基金项目
批准号:60674009
批准年份:2006
资助金额:25.00
项目类别:联合基金项目
批准号:81201383
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51208530
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81873583
批准年份:2018
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:71471042
批准年份:2014
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81502633
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61904170
批准年份:2019
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60102003
批准年份:2001
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81273142
批准年份:2012
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:30770974
批准年份:2007
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
批准号:30771907
批准年份:2007
资助金额:34.00
项目类别:面上项目
批准号:30471518
批准年份:2004
资助金额:21.00
项目类别:面上项目
批准号:30973429
批准年份:2009
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:70671026
批准年份:2006
资助金额:17.00
项目类别:面上项目
批准号:51479001
批准年份:2014
资助金额:84.00
项目类别:面上项目
批准号:49505070
批准年份:1995
资助金额:9.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31860603
批准年份:2018
资助金额:39.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81070338
批准年份:2010
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:31700957
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30871155
批准年份:2008
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:30640001
批准年份:2006
资助金额:8.00
项目类别:专项基金项目
批准号:61273236
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:61371068
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:11501272
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81671936
批准年份:2016
资助金额:52.00
项目类别:面上项目
批准号:61765013
批准年份:2017
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81101411
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71071037
批准年份:2010
资助金额:27.00
项目类别:面上项目
批准号:81372151
批准年份:2013
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:81702297
批准年份:2017
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31670307
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:31270014
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:91954103
批准年份:2019
资助金额:74.00
项目类别:重大研究计划
批准号:61301195
批准年份:2013
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81670556
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61205180
批准年份:2012
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51109003
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81072342
批准年份:2010
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
批准号:81171970
批准年份:2011
资助金额:14.00
项目类别:面上项目
批准号:21905053
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81270520
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:31400252
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30900224
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81301306
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

形状记忆合金金属橡胶的力学性能研究

批准号:51105022
批准年份:2011
负责人:张大义
学科分类:E0503
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

形状记忆合金增强复合材料界面特性及其抗低速冲击性能

批准号:11472086
批准年份:2014
负责人:王振清
学科分类:A0802
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
3

形状记忆合金微观力学行为的实验研究

批准号:11302082
批准年份:2013
负责人:李艳杰
学科分类:A0812
资助金额:29.00
项目类别:青年科学基金项目
4

新型形状记忆合金智能复合材料的力学性能研究

批准号:90205007
批准年份:2002
负责人:金明
学科分类:A0808
资助金额:50.00
项目类别:重大研究计划