双向应力场对HDPE1158分子取向结晶效果的影响

利用自行设计制造的剪切拉伸双向复合应力场挤管装置生产出了双向自增强的高密度聚乙烯(HDPE)管材。采用差示扫描量热法(DSC)和大角X射线衍射法(WAXD)研究分析了该双向应力场对HDPE1158分子的结晶效果和取向行为的影响。结果表明,剪切拉伸双向复合应力场能改善管材的结晶度、耐热性和分子的取向效果。结晶度从68.37%提高到81.86%,比常规管材提高了13.51%;结晶熔融潜热从200.3J/g提高到239.9J/g,比常规管材提高了39.6J/g;熔融峰向高温漂移了约1.5℃;熔程变窄了1.36℃;自增强管材轴周向上的分子取向效果都更好。

SGF/HDPE/PP体系在双向应力场中的取向研究

利用自行设计制造的剪切拉伸双向复合应力场挤管装置生产出了短玻璃纤维/高密度聚乙烯/聚丙烯(SGF/HDPE/PP)双向增强管材。采用大角X射线衍射法(WAXRD)和扫描电镜(SEM)研究分析了SGF/HDPE/PP双向增强管材内的玻璃纤维和聚合物分子的取向分布。结果表明,在剪切拉伸双向复合应力场的诱导下,SGF/HDPE/PP双向增强管材内的玻璃纤维已形成了同时沿管材的轴向和周向的双向取向分布;增强管材内部的聚合物分子已被明显地拉长变形,并在沿135°角的方向上获得了较好的取向分布,因而可同时改善管材的轴周向性能。

双向应力场下挤出SGF/PE/PP管材强度的研究

利用自行研制的剪切拉伸双向应力场挤管机头装置生产出了含量仅为 3 %短玻纤增强的高密度聚乙烯 /聚丙烯管材 ,研究了周向剪切应力场的剪切套转速及剪切应力场段温度等工艺条件对管材周向和轴向强度的影响。结果表明 :周向剪切应力场可明显改善管材的周向强度 ,轴向拉伸可实现管材轴向增强。

双向应力场下对接接头裂尖应力强度因子研究

裂纹尖端的应力强度因子K是判断裂纹扩展和结构断裂的重要参数,准确描述对接接头焊趾附近裂纹尖端的应力强度因子,在研究焊接接头裂纹扩展速率中显得尤为重要.以对接接头为研究对象,考虑焊接残余应力、压弯双向应力等对应力强度因子的影响,提出了适用于双向应力场下裂纹尖端的应力强度因子计算公式,并对该公式进行验证.结果表明,修正的应力强度因子计算公式更能准确预测疲劳裂纹扩展速率.

双向应力场对HDPE1158管材力学性能的影响

利用自行设计制造的剪切拉伸双向复合应力场挤管装置制备了高密度聚乙烯管材;研究了剪切拉伸双向复合应力场对管材力学性能的影响,并对管材的微观结构进行了观察分析。结果表明:剪切拉伸双向复合应力场能同时改善管材轴向和周向的力学性能,其轴向拉伸强度最大提高36.6%,轴向拉伸模量最大提高47.4%;周向拉伸强度最大提高54.6%,周向拉伸模量最大提高140.7%;且周向性能的增强效果更明显。扫描电子显微镜照片显示,自增强管材内部由高度取向的微纤结构及二次取向结晶且串晶互锁结构组成。

PE-HD在应力场中的双向自增强研究

利用自制的剪切拉伸双向复合应力场挤管装置生产出双向自增强的高密度聚乙烯(PE-HD)管材,研究分析了双向应力场对PE-HD管材的拉伸强度、微观分子取向和结晶度的影响。结果表明,剪切拉伸双向复合应力场能实现管材轴周向性能的双向自增强,提高管材分子的取向度和结晶度;其轴向拉伸强度最高增强到25.82MPa,提高了14.8%,周向拉伸强度最高增强到24.52MPa,提高了13%;其分子结构由明显的球晶结构转变为高度取向的串晶结构,结晶度达到71.95%。

双向复合应力场挤出成型双向增强SGF／HDPE/PP管材的结构与性能

利用自行设计制造的剪切拉伸双向复合应力场挤管装置生产出了双向增强的短玻璃纤维/高密度聚乙烯/聚丙烯(SGF/HDPE/PP)管材,研究分析了应力场对复合体系管材的拉伸强度、微观分子取向和结晶的影响。结果表明,在200℃以下时,该应力场能改善管材的强度,在保持管材轴向拉伸强度不降低的情况下,其周向拉伸强度的最高改善量达到40.9%,且随着温度的升高而逐渐提高;分子的结晶度也随着温度和转速的升高而增加;同时该应力场促进了分子的取向分布,但分子的解取向效应却随着温度的升高而变得更加严重。

复合应力场对PE-HD／PP／SGF取向结晶的影响

利用自行设计制造的剪切拉伸双向复合应力场挤管装置制备了双向增强的高密度聚乙烯/聚丙烯/短玻璃纤维(PE-HD/PP/SGF)管材。采用大角X射线衍射法和差示扫描量热法研究了该双向应力场对复合体系分子取向行为和结晶行为的影响。结果表明,剪切拉伸双向复合应力场能改善体系分子的取向并促进体系结晶。管材周向晶面的衍射强度提高了近80%,而轴向晶面提高了100%以上;α晶的结晶度从65.69%提高到66.87%,β晶的结晶度从1.39%提高到2.17%。

压痕应变法中压痕周围的应力应变分布规律

利用有限元数值模拟方法,对压痕应变法测量残余应力中球形压痕周围不同受力方向的应力应变分布规律进行了分析。结果表明,在单向应力场中,与主方向成62°的分界线两侧,应变增量与外加应变之间的关系曲线特征不同,并随夹角而变化。在特定范围内,应变增量与拉应力间的关系夹角小于45°时近似为线性关系,夹角大于45°为二次曲线关系。而应变增量与压应力间的关系在分界线两侧可用线性函数和二次函数分别描述。在双向应力场中,如果把乘以泊松比的垂直方向应力值叠加到主应力上,则得到的规律与单向应力场的相同。

双向自增强PE-HD管材的制备及其增强效果的研究

利用自行设计制造的剪切拉伸双向复合应力场挤管装置制备了轴、周向同时获得自增强的高密度聚乙烯管材。采用万能电子拉力试验机和差示扫描量热仪(DSC)对增强效果及其原因进行了研究。结果表明,剪切拉伸双向复合应力场不仅能明显改善管材轴、周向的力学性能,而且能提升管材的结晶度,其轴向拉伸强度最高提高到30.56 MPa,提高了36.6%,周向拉伸强度最高提高到33.5 MPa,提高了54.6%,轴向拉伸模量最高提高到180.3 MPa,提高了47.4%,周向拉伸模量最高提高到529.8 MPa,提高了140.7%,结晶度提高了13.51%,熔点提升了1.5℃。DSC测试结果表明,管材性能改善的原因是其结晶度的提高。

大深长比表面裂纹应力强度因子的二维权函数

权函数法是求解复杂应力场中表面裂纹应力强度因子的有效手段。本文针对大深长比半椭圆表面裂纹的二维权函数进行了研究。通过三维有限元建模计算了裂纹深长比1≤a/c≤8,裂纹深度比0.01≤a/T≤0.8的有限厚度平板表面裂纹应力强度因子。基于二维权函数统一形式,结合有限元数据,发展了适用于大深长比表面裂纹表面点和最深点应力强度因子计算的二维权函数。新权函数的准确性通过在裂纹面上施加双向变化应力分布载荷进行验证,权函数结果与有限元结果的相对误差均在10%以内。在前期工作基础上,本文将表面裂纹二维权函数的形状适用范围扩大至0.05≤a/c≤8,0.01≤a/T≤0.8。

SGF/HDPE体系双向增强管材结构与性能研究

利用自行研制的剪切拉伸双向应力场挤管机头装置挤出短玻纤增强高密度聚乙烯(HDPE)管材,研究了在不同剪切应力场段温度下,周向剪切应力场的剪切套转速对管材周向和轴向强度的影响,确定出最佳工艺条件,并通过DSC测试和SEM测试对管材力学性能提高的原因进行了探讨。

复合应力场剪切诱导成型PP-R自增强管材的结构与性能研究

利用自行设计制造的剪切拉伸双向复合应力场挤管装置生产出了双向自增强的无规共聚聚丙烯(PP-R C180)管材,研究分析了该双向应力场的剪切诱导效应对PP-R C180管材的结晶熔融、取向和拉伸强度的影响.结果表明,剪切拉伸双向复合应力场的引入所带来的剪切诱导效应促进了PP-R C180分子有序性的增加,使PP-R C180体系分子更容易形成分别沿管材周向和轴向方向的取向,因而保持甚至提高了耐热性与结晶速率,降低了结晶度,改变了PP-R C180的结晶结构与形态,诱导出了全新的β晶,进而改善了管材的强度性能.与常规管材相比,自增强管材在保持其熔点不降低的前提下,使结晶度从常规管材的44.96%降至40.03%,降低了4.93%;轴向强度从常规管材的23.35 MPa最高增强到25.49 MPa,提高了9.2%;周向强度从常规管材的22.71 MPa最高增强到26.54 MPa,提高了16.9%,且增强之后管材的周向强度已经高于了轴向强度,更优化地配置了聚合物材料的性能,更充分地满足了受内压管材使用的现实需求.