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维普资讯 第 23卷 第 2期 实 验 力 学 Vo1．23 No．2 2008年 4月 joURNAL OF EXPERIMENTALMECHANICS Apr．2008 文章编号 2008)020180—06 共混高聚物三种不同动态损伤量化方法的比较 孙紫建 。，魏 纲 ，王礼立。 (1．宁波职业技术学院华丰学院，浙江 315800；2．浙江大学 城市学院土木工程系，杭州 310015； 3．宁波大学 力学与材料科学 中心 ，浙江 315211) 摘要：以一种聚丙烯与马来酸酐的接枝共聚物(PP—g—MAH)为相容剂的聚丙烯 ／尼龙共混高聚 物为例 ，在 SHPB(SplitHopkinsonPressureBar)装置上进行 了高应变率冲击 实验，用三种不同 的方法对材料 内部的动态损伤演化规律进行 了研究。其一 以冲击后试样 的弹性模量降低来表 征损伤演化，得到 了其损伤值随应变及应变率变化的曲线；其二 以应力响应 的降低来表征损伤 演化，采用基于 ZWT(朱一王一唐)非线性粘弹性模型并引入损伤参量的方法来对大变形条件下本 构中损伤部分的贡献进行 了量化 ；其三运用 BP(Back—Propagation)神经网络技术，预先不作任何 本构假定，只根据 SHPB试验数据 ，通过不 同的输入输 出模式对 PP／PA共混高聚物在冲击载荷 下的本构响应和损伤演化规律等进行 了辨识 。在此基础上，对三种不 同角度得 出的损伤演化研 究结果进行 了比较和讨论 。 关键词 ：PP／PA共混高聚物；动态损伤演化 ；模量 ；神经网络 中图分类号 ：O347．4 文献标识码 ：A 0 引言 材料内部的损伤演化对其在承受载荷直至破坏 的过程 中产生 了重要 的影响，这点对共混高聚物材 料来说尤其显著，因为薄弱的界面处往往是其多相体系中最易产生损伤的地方，与其增强增韧机理密切 相关口]。而不 同应变率下其损伤 的发展过程是不一样的，由于材料在载荷作用下原始缺陷的发展 ，裂 纹 的产生和传播 ，直至损伤 区形成的时间相关性 ，导致应变率必然会影响材料 的破坏过程及破坏机制。 当材料受到突加载荷时，它的变形和伴随产生的应力并不能立 即均匀地发生于材料的各部分，初始时刻 仅是在局部区域产生变形 ，之后材料的变形和承受的应力则是以脉冲的形式掠过试件，绝热剪切变形局 部化就是材料在冲击载荷下特有的一种微损伤形式，而变形局部化的形成往往是材料宏观破坏的先兆 ， 因此了解材料内部动态损伤的演变过程有着十分重要的意义_3]。 材料的损伤将 引起其微观结构和某些宏观物理性能的变化，因此可 以从微观和宏观两方面选择损 伤 的基准，但 由于微观方面研究的复杂性 ，事实上人们往往将损伤定义为材料内部的微缺陷引起的宏观 性能劣化，即不考察微结构的形状、大小等及其演化，只求其预计的宏观力学行为符合实验与实际，也 即功能相似 。而如何合理地选择表征损伤的状态变量，从而建立相应的损伤模型，则是首先要解决的问 题 。目前人们 已采用的方法主要是通过测定物理和机械性能的变化 ，可 以选用弹性系数 、屈服应力、拉 伸强度、伸长率、密度、电阻、超声波速和声辐射等。如周风华 等人以实测应力相对理论应力的变化来 量化有机玻璃的损伤，通过对实验曲线的拟合直接得出了以应变 、应变率为因变量的损伤演化方程 。胡 时胜l6等通过测量冲击后混凝土试件 的模量变化得到了其不同应变及应变率下的损伤发展状况 ；C．Y． * 收稿 日期 ：2008—0119；修订 日期 通讯作者：孙紫建(1975一)，男，硕士学历，讲师，主要从事工程力学领域教学与研究。E-mail：sunzijian2000@163．corn 维普资讯 第 2期 孙紫建等：共混高聚物三种不同动态损伤量化方法的比较