Vectran纤维与绳索的蠕变与应力松弛行为研究

摘要

平流层飞艇是临近空间飞行器发展的重要方向之一，而绳索是平流层飞艇结构中的重要组成部分，在飞艇结构中起传递载荷的作用。为了保证飞艇的正常运行，绳索应该具备在长时间载荷作用下的低蠕变性能与低应力松弛性能，而Vectran绳索就是一种蠕变很小的高性能纤维绳索，它是飞艇用绳索的理想选择。由于平流层飞艇在高空驻留的时间非常长，因此有必要研究Vectran纤维与绳索在平流层高低温交变特殊环境下的蠕变性能与应力松弛行为。
　　针对Vectran纤维直径小，长度难以测量，断裂强度较小，加载困难的特点，设计了一套专用的实验装置和实验方案，在高低温交变温度环境下对 Vectran纤维的蠕变行为进行了实验研究，并对室温环境下 Vectran纤维的蠕变行为进行了对比研究。
　　针对 Vectran绳索断裂强度较大，对其加载时载荷大小难以调节的问题，设计了可以调节绳索中载荷大小的实验装置，在高低温交变温度环境和室温环境下对Vectran绳索的应力松弛行为进行了实验研究和对比分析。
　　根据实验数据，分析了载荷大小以及温度环境的不同对 Vectran纤维蠕变行为和Vectran绳索应力松弛行为的影响。结果表明，二者都对 Vectran纤维的蠕变行为和Vectran绳索的应力松弛行为有比较明显的影响。
　　依据一维蠕变理论与应力松弛理论，分析了若干种材料的蠕变模型与应力松弛模型，拟定了 Vectran纤维和绳索的蠕变模型与应力松弛模型；根据实验数据，确定了 Vectran纤维蠕变模型和Vectran绳索应力松弛模型中的参数，得到了Vectran纤维的蠕变方程和Vectran绳索的应力松弛方程，并验证了Vectran纤维蠕变方程的有效性；确定了 Vectran纤维的蠕变破坏准则，预测了 Vectran纤维的蠕变寿命。
　　本文的研究成果将对平流层飞艇材料的选择有比较大的参考价值。

目录

Vectran 纤维与绳索的蠕变与应力松弛行为研究

RESEARCH ON CREEP AND STRESSRELAXATION OF VECTRAN FIBER AND ROPE

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题来源及研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状与分析

1.3 主要研究内容

第2章 Vectran 纤维与绳索

2.1 引言

2.2 纤维与绳索的术语

2.3 纤维简介

2.4 绳索简介

2.5 热致液晶聚芳酯纤维Vectran

2.6 蠕变与应力松弛理论

2.7 本章小结

第3章 蠕变实验和应力松弛实验

3.1 引言

3.2 交变温度环境

3.3 蠕变实验

3.4 应力松弛实验

3.5 本章小结

第4章 数据处理及蠕变寿命预测

4.1 引言

4.2 Vectran 纤维的蠕变模型

4.3 Vectran 纤维的蠕变规律

4.4 交变温度环境下Vectran 纤维的蠕变寿命预测

4.5 Vectran 绳索的应力松弛模型

4.6 Vectran 绳索的应力松弛规律

4.7 本章小结

结论

参考文献

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致谢