热致型形状记忆聚合物形变及形状恢复热力特性测试方法
热致型形状记忆聚合物(SMP)凭借驱动方式的多样性、较强的变形和恢复能力、密度低以及便于加工等优点成为了近年来的研究热点。目前国内外关于SMP形变恢复热力特性的动态测试方法、评价方法尚不成熟，虽然现有的测试方法能够通过形状回复率、形变固定率、弯曲回复角等指标来确定形状记忆聚合物的形变恢复能力，但是基本上都是在准静态条件下进行的测试与分析，无法动态、综合地测试与评价形状记忆聚合物的形变恢复能力。 本文基于国内外研究现状及课题组前期研究成果的基础上，研究了热致型SMP形变恢复特性的客观测试方法、理论预测模型和评价指标，提出了一种使用多传感系统来模拟热致型SMP形变及形状恢复过程来实现形变恢复热力特性客观测试的方法。 基于胡克定律、材料非线性、时温等效原理以及粘弹性理论模型，将热致型SMP形变恢复能力动态过程分三个阶段：初始态阶段、迅速变化态阶段以及稳态阶段对SMP的形变恢复热力特性进行建模，建立以形变恢复率、形变回复力进行表征的SMP形变恢复热力特性预测模型。预测模型分为弯曲和扭转形变恢复两个模型。 基于热致型SMP形变恢复热力特性典型曲线的分析，对SMP的弯曲和扭转形变恢复模型分三个阶段定义了相应的评价指标，包括初始态阶段、迅速变化态阶段弯曲和扭转形变回复力变化率，初始态阶段、迅速变化态阶段弯曲和扭转形变回复位移变化率，稳态阶段弯曲和扭转形变回复力，稳态阶段弯曲和扭转形变回复位移，共12项评价指标。 基于提出的测试方法，研制了一套包括机械装置、数据采集硬件系统和测试系统软件的客观测试系统。 为了验证预测模型的有效性，在自制的客观测试系统上进行了验证实验，通过对测试数据的处理和分析，完成了对预测模型的验证与修正，修正后的预测模型能够对不同结构类型的SMP形变恢复热力特性进行有效的预测。 为了分析评价指标的有效性，对12种典型热致型SMP样本在自制的客观测试系统上进行了测试实验，并将四项可对比的评价指标的测试结果与KES测试系统的抗弯曲和抗剪切指标进行相关性分析，结果表明所定义的评价指标有效，可以用于热致型SMP形变及形状恢复热力特性的的综合评价。 本文提出了一种热致型SMP动态、综合的形变及形状恢复热力特性测试方法，可以为相关领域提供一种新的方法及实验手段。
形状记忆聚合物;形变恢复热力特性;测试方法;评价指标;时温等效原理
中国计量大学
硕士
控制工程
姚宝国;叶翔宇
2021
中文
TB332
2022-06-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）