聚苯乙烯泡沫(EPS)力学行为的实验研究

摘要

聚苯乙烯泡沫（Expanded polystyrene 简称 EPS）是最轻的包装材料，由于具有一定的耐压性能可用于一系列土木工程，并可用来作保温隔热材料，是一种很有发展前景的新型材料。
　　 本文采用实验研究和理论分析相结合的方法，研究了EPS的压缩力学性能及其粘弹性能。主要包括如下内容：
　　 简要介绍了EPS的定义、分类、发展、制备、特性及应用。
　　 介绍了泡沫聚合物的结构形态，给出几个评价泡沫聚合物结构的参数，并总结了胞体结构参数对泡沫聚合物力学性能的影响。此外，简要介绍了泡沫聚合物的基本力学性质及EPS的国内外研究现状。
　　 对EPS进行了一系列的准静态压缩力学性能的测试。在实验研究的基础上，分析了密度、应变率对EPS压缩力学性能的影响。实验表明：密度对EPS压缩力学性能有很大影响，其压缩弹性模量、屈服强度随密度的增大而增大；在实验应变率范围内，同一密度的EPS在不同加载速率下其线弹性模量基本没有变化，而压缩屈服强度随加载速率的增加而显著增加。另外，还研究了EPS在准静态压缩条件下的吸能特性。结果表明：室温下，同种密度的EPS其吸收能随应变量的增大而增大；同应变量下，高密度EPS吸收的能量比低密度EPS吸收的多；且EPS吸能效率（E）的最大值为38.1％，而理想吸能效率（I）的最大值在较宽的应变范围内均高达85.0％。同时作了Gibson 与Ashby经验公式在EPS中的运用与验证工作，求得EPS的棱边聚合物分数和理论的弹性屈服应力。
　　 对EPS进行了一系列单轴拉伸蠕变和单轴压缩松弛实验。实验表明：同密度的EPS其蠕变量值随着应力水平的增大而增大，同应力水平下的EPS其蠕变量值随着密度的增大而减小。并认真分析了一系列松驰实验曲线，建立了包含密度影响的EPS松弛模型并对该模型进行了验证。