聚合物ABS在交变载荷作用下应变疲劳性能及缺口敏感性研究

作     者：吴发银 

作者单位：贵州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：蔡长安

授予年度：2009年

学科分类：08[工学] 080102[工学-固体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主      题：聚合物 ABS 应变疲劳 应变疲劳缺口系数 有限元 

摘      要：本文研究一种应用广泛的聚合物聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)的应变疲劳性能及缺口敏感性。 首先,通过控制总应变幅值的非对称循环的应变疲劳试验方法,测定了ABS光滑试件在六个不同循环应变幅值下的疲劳寿命,并根据试验结果拟合出ABS的应变疲劳公式及Δε-N曲线。聚合物ABS的应变疲劳性能可用Manson-Coffin公式描述,其中的四个疲劳参数分别为:疲劳强度指数b=-0.1872,疲劳强度系数σ′=115.3MPa,疲劳延性指数c=-0.4287,疲劳延性系数ε′=0.1238。并根据ABS的静态拉伸性能用通用斜率法估算其应变疲劳性能,即应变疲劳公式中的四个疲劳参数。 其次,采用与光滑试件相同的疲劳试验方法,测定了聚合物ABS的七种具有不同几何尺寸缺口的缺口试件在六个循环应变幅值下的疲劳寿命,并根据实验结果拟合出这七种缺口试件的应变疲劳公式及Δε-N曲线。结果表明,聚合物ABS缺口试件的应变疲劳性能同样可用Manson-Coffin公式很好地描述。同时,引入应变疲劳缺口系数K来定量描述缺口对疲劳性能的影响。根据聚合物ABS光滑试件和缺口试件的应变疲劳性能计算出这七种缺口试件在有限疲劳寿命N=3×10时的应变疲劳缺口系数K,这些值都分布在一个很窄的区间[1.70,1.86]范围内,可以认为聚合物ABS的应变疲劳缺口系数K与缺口底部圆弧半径无关。 在实验研究的基础上,应用有限元软件ANSYS对聚合物ABS缺口试件的应变疲劳曲线作有限元模拟,并在此基础上计算相应的应变疲劳缺口系数,并与相应的实验结果比较。 最后,在中值应变疲劳公式及疲劳寿命试验数据服从对数正态分布的基础上,讨论了聚合物ABS在给定破坏概率和置信度下的的应变寿命公式及其Δε-N曲线。