Prony级数形式的形状记忆聚合物有限应变黏弹性本构

为考察形状记忆聚合物(SMPs)的有限应变力学特性,将 SMPs 材料的弹性响应采用 Neo-Hookean超弹性本构方程描述,黏性响应采用Prony级数描述,从经典遗传积分形式的黏弹性本构方程出发,推导出有限应变格式的黏弹性本构方程和相应的材料参数拟合公式.采用环氧基形状记忆树脂(ESMP)进行拉伸-松弛试验,利用推导的公式进行非线性拟合得到本构方程的参数.对不同温度下 ESMP 的黏弹性力学特性进行试验研究,表明在试验温度范围内随温度升高 ESMP的初始模量降低,初始模量中黏性部分所占比例降低,但弹性部分模量值基本不变.针对三维的 SMPs 结构分析问题,基于所推导本构,应用 ABAQUS软件建立数值模拟方法.对拉伸-松弛试验进行数值模拟,结果表明所推导的本构方程用于 SMPs的大应变分析中具有较高准确性.此外,所推导的有限应变黏弹性本构方程及参数拟合公式也适用于具有黏弹性特点的其他各向同性高聚物.