考虑Mullins效应的硅酮胶本构模型

郭鑫; 陈素文

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硅酮结构胶广泛应用于建筑玻璃幕墙的粘接,准确掌握其力学行为是实现可靠粘接的保证.目前常用的唯象超弹性模型忽视了材料微观结构特性,无法描述本构行为机理;经典的熵弹性模型往往缺乏对聚合物网络非仿射变形、缠结效应等特性的考虑.上述不足导致了已有模型难以有效模拟硅酮胶的力学行为,尤其是循环加载下的显著Mullins效应.为此,文章基于非仿射网络模型,根据分子链分布的微球模型对宏观-微观变形转换关系进行修正,将受载下分子链构象的演化扩展至有限个方向.在此基础上,基于网络演化理论提出抽象交联网络和缠结网络的演化函数描述循环加载下聚合物网络的演化过程,以模拟Mullins效应.文章构建的修正非仿射网络模型结合了硅酮胶的微观结构特性和变形机制,可以描述聚合物网络非仿射变形、缠结约束效应、分子链的有限拉伸性以及空间分布特性.与文献硅酮胶材性试验数据和其他本构模型预测结果的对比表明,修正非仿射网络模型可有效地模拟硅酮胶多种变形模式下的力学行为,且可描述Mullins效应的残余变形和模量退化现象,对硅酮胶的设计计算具有参考意义.

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来源
《力学学报》 |2023年第6期|1308-1318|共11页
作者
郭鑫; 陈素文;
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作者单位

同济大学土木工程学院;

同济大学土木工程防灾国家重点实验室;

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正文语种 chi
中图分类 O341;
关键词
硅酮胶; 超弹性模型; Mullins效应; 非仿射网络模型; 网络演化理论;

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