透明聚脲及其涂覆玻璃的动态力学性能研究

作     者：周自荣 

作者单位：西南科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郭辉;李意

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：透明聚脲 浮法玻璃 SHPB 动力学性能 破坏形态 

摘      要：随着建筑墙体装饰技术的发展,国内外越来越多的商场、宾馆、写字楼等建筑物采用玻璃结构用作围护结构。台风、飓风等自然灾害产生的飞致物体撞击玻璃结构,产生的玻璃碎片会对人体造成严重的二次伤害。因此,进行更加安全的玻璃防护设计,减少碎片飞溅带来的二次伤害,对建筑墙体防护是十分必要的。聚脲弹性体材料因其显著力学优点且同基材较好的粘附力,涂覆于基材表面形成复合结构能改善基材的力学性能。本文采用半预聚体法合成透明聚脲材料,将其与浮法玻璃结合制备成透明聚脲涂覆浮法玻璃复合件。利用霍普金森压杆装置(SHPB)测试浮法玻璃及聚脲涂覆浮法玻璃复合件静、动态力学性能,研究了不同应变率下的浮法玻璃及其涂覆聚脲复合件的破坏形态。本文主要从以下几个方面开展研究:(1)确定固化剂(简称A组分)和聚天冬氨酸树脂、聚醚多胺组分(简称B组分)的原料种类,并其对进行组分比例设计和聚脲基础性能测试,确定了一种当NCO%为13%时的配方,其涂刷性能、固化时间等各方面较为优异的透明聚脲配方。(2)通过对聚脲弹性体进行准静态和冲击荷载下的动态压缩实验,分析了透明聚脲材料的力学性能,表明透明聚脲材料具有应变率效应和良好的抗冲击性能,为制备透明聚脲涂覆浮法玻璃复合结构件提供了依据。(3)利用万能试验机对浮法玻璃及其透明聚脲涂覆浮法玻璃复合件进行了准静态下的力学性能研究,得到了浮法玻璃和不同涂覆厚度的透明聚脲涂覆浮法玻璃复合件的应力-时间关系图和破坏形态,分析得出涂覆1mm聚脲涂层和2mm聚脲涂层的复合件强度降低了5.9%和9.8%,但是破坏时间延长了174%和211%,并且涂覆透明聚脲之后改善了浮法玻璃试件的破坏形态。(4)通过SHPB实验平台,开展浮法玻璃即透明聚脲涂覆玻璃复合件的动态压缩实验,揭示冲击的位置和涂层的厚度等因素对其动态压缩特性、破坏形态和能耗的作用机制。结果表明,在撞击荷载作用下,透明聚脲涂层具有良好的包覆性能,可有效地缓解撞击荷载作用下浮法玻璃的损伤,并且涂覆透明聚脲后能在一定程度上改善浮法玻璃试件的破坏形态,抑制浮法玻璃裂纹的开展。