【文章內(nèi)容簡介】 B平臺。為緩沖包裝動力學(xué)設(shè)計提供直接方法。佟富強(qiáng)等[6]等通過對聚苯乙烯泡沫材料進(jìn)行不同形變速率的壓縮實驗，經(jīng)過數(shù)學(xué)處理得到不同形變速率條件下材料的緩沖系數(shù)最大應(yīng)力曲線，找出壓縮速度對材料緩沖性能影響的變化規(guī)律，可用以指導(dǎo)實際應(yīng)用。 陽以本[7]介紹了我國現(xiàn)階段普遍采用的螺旋傳動，蒸汽加熱發(fā)泡工藝生產(chǎn)的可發(fā)性聚苯乙烯泡沫材料密度與壓縮強(qiáng)度(壓縮50%)的關(guān)系，分析成果應(yīng)用的可行性給其摩托車生產(chǎn)工廠帶來好的經(jīng)濟(jì)效益(EPS應(yīng)用于摩托車成品包裝)。杜騁等[8]在《聚苯乙烯泡沫(EPS)的特性及應(yīng)用分析》文中也指出聚苯乙烯泡沫是一種性能優(yōu)良的路基輕質(zhì)填料，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性、良好的力學(xué)性能且施工方便簡單等優(yōu)點(diǎn)，在國外道路工程中有較為廣泛的應(yīng)用。我國對EPS的研究和應(yīng)用較少，文章對EPS的物理化學(xué)性能、力學(xué)性能、EPS作為路基輕質(zhì)填料的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法、EPS在道路工程中的應(yīng)用等方而作了較為全而的介紹和分析，對我國使用EPS有借鑒作用。毛快[9]主要研究了EPS的壓縮蠕變性能。EPS材料作為一種熱塑性材料，其特點(diǎn)決定其在使用過程中與其他黏彈性材料一樣會發(fā)生蠕變和松弛現(xiàn)象，因此要考慮EPS材料的性能隨時間的變化規(guī)律。因為EPS作承重構(gòu)件時通常受壓，長期蠕變則需要幾天或更長的時間，且發(fā)現(xiàn)僅當(dāng)應(yīng)力超過閥值水平時才產(chǎn)生。針對不同密度的EPS進(jìn)行了短期壓縮蠕變實驗研究，討論應(yīng)力水平和密度對蠕變的影響。朱向榮[10]采用三軸試驗研究EPS在不同加載頻率、不同循環(huán)次數(shù)和不同圍壓的下強(qiáng)度和模量等的變化規(guī)律，為EPS工程應(yīng)用提供了一些理論依據(jù)。盧富德等[11]針對泡沫結(jié)構(gòu)的壓縮性能，介紹了泡沫結(jié)構(gòu)的試驗壓縮響應(yīng)與數(shù)值模擬方面的研究進(jìn)展。結(jié)果表明：相對密度、環(huán)境溫度、壓縮應(yīng)變率及微觀結(jié)構(gòu)等參數(shù)對泡沫的緩沖性能影響顯著。相對密度越大，泡沫結(jié)構(gòu)的屈服應(yīng)力越大，吸收能量的能力越大；泡沫的吸收能量能力一般隨環(huán)境溫度的增加而減??；由于泡沫的基體材料表現(xiàn)率相關(guān)性，應(yīng)變率增加導(dǎo)致吸收能量能力的增加；當(dāng)微觀結(jié)構(gòu)不同時，泡沫的細(xì)胞分布導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的緩沖性能差異顯著。高德等[12]根據(jù)植物秸稈纖維聚苯乙烯緩沖材料靜態(tài)壓縮實驗數(shù)據(jù)，研究了材料的緩沖性能，并考慮植物秸稈纖維的影響，對Sherwood Frost本構(gòu)關(guān)系框架進(jìn)行了擴(kuò)充，建立了非線性本構(gòu)關(guān)系模型，并利用實驗數(shù)據(jù)成功識別模型參數(shù)此種描述植物纖維類材料非線性力學(xué)行為的方法，為進(jìn)一步研究和開發(fā)植物纖維聚苯乙烯材料提供了理論基礎(chǔ)。都學(xué)飛等[13]比較分析了４種厚度EPS緩沖包裝材料的壓縮變形回復(fù)性、外力－位移曲線等性能。結(jié)果表明，EPS緩沖材料的回復(fù)性、永久變形與材料的厚度有很大關(guān)系，而它的外力－位移曲線的走向大致相同，厚度越大吸收的能量越多，緩沖性能越好。 龍志堅[14]制備了發(fā)泡量相同的微發(fā)泡聚苯乙烯, 采用掃描電鏡(SEM)和Imagepro圖像處理軟件對微發(fā)泡聚苯乙烯的微孔尺寸進(jìn)行了觀察和統(tǒng)計。建立微球模型, 分析了微孔尺寸大小對微發(fā)泡聚苯乙烯力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:細(xì)小而均勻的泡孔對微發(fā)泡聚苯乙烯力學(xué)性能的提高有較明顯的促進(jìn)作用, 微球模型的計算結(jié)果與宏觀力學(xué)性能的影響規(guī)律有很好的重現(xiàn)性。 Horvath[15]用邊長為5cm的EPS立方體試件在應(yīng)變速率10 mm/min的條件下，采用應(yīng)變控制形式進(jìn)行了無側(cè)限單軸壓縮試驗，得到壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線并對該曲線進(jìn)行了分析。但沒有對多種密度與多種加載速率的情況進(jìn)行試驗比較和分析。Duskov[16]采用直徑為10 cm、高為20 cm的圓柱體EPS試件在20 kPa的作用下進(jìn)行蠕變研究，得出蠕變曲線，從蠕變曲線的分析中可以看出：EPS材料的蠕變主要發(fā)生在加載初期，隨著加載齡期的增長，蠕變的速率趨于穩(wěn)定，在加載1年以后蠕變的速率幾乎接近常數(shù)。Kwang Young Jeong[17]研究了聚氨酯泡沫塑料的應(yīng)變率相關(guān)行為并制定了新的本構(gòu)模型，以提高在各種應(yīng)變速率中實驗數(shù)據(jù)的擬合性。該模型的七個參數(shù)被兩種應(yīng)變速率下進(jìn)行的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮試驗所決定。壓縮試驗兩種應(yīng)變速率。高、低密度聚氨酯泡沫塑料的兩種模型顯示在了不同的應(yīng)變率下應(yīng)力應(yīng)變的關(guān)系。所進(jìn)行的動態(tài)壓縮試驗得出了在高應(yīng)變率下應(yīng)力應(yīng)變的數(shù)據(jù)并且將此結(jié)果同本構(gòu)模型進(jìn)行了比較。Qunli Liu[18]認(rèn)為受到大的變形建議。當(dāng)加壓力負(fù)載時，可在五參數(shù)模型完全確定應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)的三個基本特征，即線性、可塑性狀應(yīng)力平臺和致密化的階段。此外，根據(jù)不同的屈服強(qiáng)度和硬化狀或軟化的約束條件，該模型的參數(shù)可以系統(tǒng)變化，以確定泡沫的初始密度。James M. Gibert[19]探討了壓盤影響開孔泡沫緩沖材料動力學(xué)的定性認(rèn)識。一個超彈性材料模型是用來描述阻尼和滯回特性為線性粘彈性的非線性泡沫的應(yīng)力–應(yīng)變關(guān)系。使用一個簡單的非線性不連續(xù)模型的跌落試驗以及數(shù)值模擬，研究探討對其的物理影響。數(shù)值研究表明，該模型能夠提供預(yù)測的沖擊脈沖的形狀、持續(xù)時間和幅度，在不同的靜態(tài)應(yīng)力和下降高度。模型所產(chǎn)生的動態(tài)緩沖曲線保留凹向上的“槽”的實驗曲線的形狀特征。此外，該模型表明，給定的下降條件下，沖擊吸收的最佳振幅取決于泡沫的厚度和橫截面面積。 Giampiero Pampolini[20]利用一個模型耦合的非線性彈性和粘度的概念來描述一種聚氨酯泡沫進(jìn)行單軸循環(huán)壓縮響應(yīng)。非彈性效應(yīng)是由于泡沫的粘度特性，而應(yīng)變局部化和滯后歸因于應(yīng)變能密度的非凸性。但該模型并沒有重現(xiàn)第一次裝卸周期的響應(yīng)曲線。用現(xiàn)象學(xué)的損傷法來描述在第一個加載周期期間發(fā)生的損害。開發(fā)了一個準(zhǔn)確的識別材料常數(shù)的程序，并在兩個單調(diào)和循環(huán)變形過程中粘度和損害的相互作用進(jìn)行了討論。3. 主要研究工作 研究內(nèi)容本文圍繞發(fā)泡聚苯乙烯泡沫（EPS）的緩沖性能進(jìn)行系統(tǒng)研究，計算在不同的緩沖面積、不同的跌落高度、不同的襯墊厚度等情況下，經(jīng)過聚苯乙烯泡沫緩沖作用下，易損件的加速度響應(yīng)。所有研究內(nèi)容將在理論分析的前提和試驗的基礎(chǔ)下撰寫。本論文的研究內(nèi)容大致為：第一章：緒論：介紹發(fā)泡聚苯乙烯泡沫（EPS）的緩沖性能、國內(nèi)外研究背景、意義以及思路等。第二章：利用MATLAB/GUI界面建立EPS緩沖數(shù)據(jù)庫求解緩沖曲線：建立MATLAB/GUI界面，基于圖片的像素值，求解EPS最大加速度靜應(yīng)力等緩沖曲線 第三章：利用MATLAB/GUI求解EPS緩沖作用下單自由度緩沖性能：主要通過包裝件地脆值、包裝件的質(zhì)量、跌落高度，以及EPS的應(yīng)力應(yīng)變曲線來設(shè)計緩沖襯墊的緩沖面積和襯墊厚度。第四章：利用MATLAB/GUI求解二自由度EPS緩沖性能：建立EPS的緩沖本構(gòu)模型，計算繪制在不同的發(fā)泡聚苯乙烯泡沫（EPS）的緩沖作用下，易損件的加速度響應(yīng)曲線。第五章：總結(jié)與展望 研究重點(diǎn)與難點(diǎn) 編輯求解EPS緩沖曲線程序利用MATLAB程序在曲線本身坐標(biāo)軸和EPS材料應(yīng)力應(yīng)變曲線照片的像素坐標(biāo)（以圖片左下角像素點(diǎn)，水平方向為x軸，豎直方向為y軸）建立一系列的轉(zhuǎn)換關(guān)系，通過曲線點(diǎn)的拾取，可獲得精確的坐標(biāo)值，并通過相關(guān)公式對其加以處理，從而獲得緩沖系數(shù)最大應(yīng)力曲線和最大加速度靜應(yīng)力曲線。 編輯求解EPS單自由度緩沖作用下襯墊設(shè)計在計算緩沖襯墊的面積、襯墊厚度等設(shè)計程序的條件下，明確求解緩沖襯墊的面積、襯墊厚度等計算步驟。將這些求解的步驟編輯成程序，用MATLAB/GUI制作成程序界面。將編輯完成的程序和界面生成相應(yīng)的軟件包，用于設(shè)計緩沖襯墊的最優(yōu)解。只要選擇EPS材料的密度，設(shè)定包裝件地脆值、包裝件的質(zhì)量、跌落高度，便可求解緩沖襯墊的面積和厚度。 編輯求解EPS二自由度緩沖作用下易損件的加速度響應(yīng)程序 編輯程序利用MATLAB/GUI建立工作界面，只要輸入發(fā)泡聚苯乙烯泡沫（EPS）襯墊的厚度、緩沖面積，包裝件的質(zhì)量、跌落高度，便可以計算并繪制出在制定的EPS緩沖襯墊作用下易損件的加速度響應(yīng)曲線。4. 研究方法與實施進(jìn)度計劃對本課題的研究主要采用理論研究和實際相結(jié)合的方法，在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下對課題進(jìn)行研究。在理論研究階段，通過各種途徑收集中、外文獻(xiàn)資料，對前人的研究成果進(jìn)行閱讀、總結(jié)、歸納、和分析，為文章的撰寫提供大量客觀可靠的事實依據(jù)。在實際解決問題階段，總結(jié)前人的研究結(jié)果，利用MATLAB/GUI軟件進(jìn)行編程，生成應(yīng)用文件，對EPS泡沫緩沖性能進(jìn)行計算，并通過試驗進(jìn)行驗證。最后掌握理論和實際資料，結(jié)合大學(xué)期間所學(xué)的專業(yè)知識進(jìn)行論文的寫作。為了有序的完成論文各部分的寫作，筆者制訂了如下的進(jìn)度計劃：第一階段：2015年10月——2015年11月，閱讀并收集中、外文獻(xiàn)資料。第二階段：2015年11月——2015年12月，完成外文翻譯，撰寫文獻(xiàn)綜述和開題報告初稿。第三階段：2015年12月——2016年1月，對開題報告和文獻(xiàn)綜述初稿進(jìn)行修改完善。第四階段：2016年1月——2016年2月，建立MATLAB/GUI界面，建立EPS緩沖數(shù)據(jù)庫求解緩沖曲線。第五階段：2016年2月——2016年3月，建立MATLAB/GUI界面，求解EPS緩沖作用下單自由度緩沖性能和二自由度EPS緩沖性能。第六階段：2016年3月——2016年4月，撰寫論文。第七階段：2016年4月——2016年5月，修改論文，準(zhǔn)備答辯。參考文獻(xiàn)[1] 熊志遠(yuǎn). 聚苯乙烯泡沫（EPS）力學(xué)行為的實驗研究[D]. 湘潭：湘潭大學(xué)，2007.[2] 顏志平. 泡沫聚苯乙烯(EPS)力學(xué)性能的室內(nèi)試驗研究[J]. 中南公路工程，2005，04：42～45.[3] 張衛(wèi)兵. 聚苯乙烯泡沫(EPS)的特性及其在道路工程中的應(yīng)用[J]. 公路，2004，05：146～149.[4] 李忠，郭麗. 聚苯乙烯泡沫(EPS)綜述[J]. 四川建材，2012，05：10～11. 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Archive of Applied Mechanics，2014，8412：.外文翻譯和原稿聚氨酯泡沫應(yīng)變率敏感性的本構(gòu)模型A constitutive model for polyurethane foam with strain rate sensitivity摘 要：本工作研究了聚氨酯泡沫塑料的應(yīng)變率相關(guān)行為并制定了新的本構(gòu)模型，以提高在各種應(yīng)變速率中實驗數(shù)據(jù)的擬合性。該模型的七個參數(shù)被兩種應(yīng)變速率下進(jìn)行的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮試驗所決定。壓縮試驗兩種應(yīng)變速率。高、低密度聚氨酯泡沫塑料的兩種模型顯示在了不同的應(yīng)變率下應(yīng)力應(yīng)變的關(guān)系。所進(jìn)行的動態(tài)壓縮試驗得出了在高應(yīng)變率下應(yīng)力應(yīng)變的數(shù)據(jù)并且將此結(jié)果同本構(gòu)模型進(jìn)行了比較。關(guān)鍵詞：聚氨酯泡沫；本構(gòu)模型；動載荷；應(yīng)變率1．引言