高翔
,
黄卫
,
魏亚
,
钟燕辉
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160426.001
针对密度处于0.08~0.5 g·cm-3区间的聚氨酯高聚物，在扫描电镜下观察材料微观形貌特征，记录单轴受压下材料的应力应变曲线，通过提取扫描电镜图中微泡孔的尺寸，基于几何参数拟合材料抗压强度。试验结果表明：随密度增大，材料的泡孔由接近多边形转变为圆球形，平均孔径与泡孔间接触面积均减小，高密度试件的泡孔分布特征遵循能量最小原理，以保证体系稳定。材料的受压响应有三阶段特征：弹性阶段(应变小于5%)高密度试件应变发展较快：屈服平台阶段(应变5%~50%)的应力可以作为抗压强度的表征，致密阶段(应变大于50%)高密度试件发生脆性破坏。基于泡孔几何参数的 Gibson-Ashby 模型可以较好地拟合材料强度，该强度受密度影响显著，不同密度的材料可以灵活应用于多种工程场合。
关键词:
聚氨酯高聚物
,
泡孔结构
,
抗压强度
,
Gibson-Ashby模型
,
图像处理
高翔
,
魏亚
,
王复明
,
钟燕辉
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160426.010
应用于基础设施维修加固的聚氨酯注浆材料通常承受反复荷载作用,对聚氨酯注浆材料进行循环压缩加载试验以测试其压缩疲劳性能,全程记录材料的应变响应,并在SEM下观测材料泡孔结构疲劳破坏的微观形貌特征.试验结果表明:材料在循环荷载下的响应分为三个阶段,第一阶段持续数十次,弹性应变递次增大;第二阶段应变值稳定;第三阶段在高应力水平下表现为疲劳破坏,在低应力水平下表现为循环硬化.对于0.3 g/cm3的试件,导致疲劳破坏的应力阈值α在0.7~0.8之间;而0.5 g/cm3试件的阈值在0.6~0.7之间.发生疲劳破坏时,材料的宏观表现为垂直于荷载方向的鼓出,微观表现为泡壁裂纹扩张和棱边屈曲.此外,提出疲劳损伤参数D表征材料模量在循环荷载下的演化,D可以敏感地捕捉低应力水平下第三阶段材料的循环硬化.
关键词:
聚氨酯
,
压缩疲劳
,
疲劳阈值
,
疲劳损伤
,
微观裂纹
