织物膜材双轴试验方法、膜材试验及力学行为研究

摘要

近年来膜结构建筑以美观新颖的造型受到人们的喜爱。膜结构建筑质量轻，自洁性好。两种常用的膜结构建筑材料为织物膜材和薄膜。此外，织物膜材被应用于飞艇研制、高空气球等，在气象监测、通信侦察方面有广泛的应用前景。
　　本文以织物膜材为研究对象，综合运用理论分析、加载试验等方法对其在双轴加载下的力学性能进行研究。主要内容包括：双轴试验技术、双轴剪切试验、双轴拉伸试验、双轴撕裂试验。
　　首先，在现有试验机的基础上，研制新的双轴试验机。新的双轴试验机采用新的夹具，使膜材安装更加方便。取消了原来试验机中的连杆装置，同时将比例溢流阀直接安装在油缸上，提高了油缸控制精度。此外，新的试验机在力传感器、电路系统方面都有改进，试验机加载精度、测量精度都有很大提高。
　　其次，对膜材双轴剪切试验方法和剪切力学性能进行研究。目前还没有关于双轴剪切试验方法统一的标准，需要从试验方法和计算方法两方面来考虑。试验采用斜45°十字形试件进行双轴剪切加载，对不同加载曲线进行研究。采用新的剪应变计算方法，讨论了剪切模量的计算方法。采用Uretek5876、Uretek5893、Uretek3216LV三种蒙皮膜材进行双轴剪切加载，并对其剪切力学性能进行讨论。
　　再次，基于升级试验系统实现了速度控制和力控制的双轴拉伸加载。采用多应力比加载，分别对Uretek5876、Uretek5893、Uretek3216LV进行双轴拉伸试验。讨论经纬向应力比不同组合时，弹性模量的变化情况。工程应用中，可根据膜材处于不同应力比范围选择合适的弹性模量。
　　最后，对Uretek3216LV蒙皮膜材进行双轴撕裂加载，记录材料破坏时力和位移。分别研究了切缝长度、切缝角度、应力比对材料破坏强度的影响。

目录

符号列表

缩略词

第一章 绪论

1.1织物膜材构成

1.2膜材力学性质及试验方法

1.3双轴试验研究及发展现状

1.4本文主要研究内容

第二章 双轴试验技术

2.1引言

2.2系统原理与组成

2.3系统初步设计

2.4基本操作流程

2.5本章小结

第三章 双轴剪切试验方法

3.1引言

3.2双轴剪切加载曲线

3.3双轴剪切加载曲线试验研究

3.4剪切模量计算

3.5本章小结

第四章 织物膜材双轴剪切力学性能

4.1引言

4.2试验内容与方法

4.3试验结果

4.4试验分析与剪切模量

4.5本章小结

第五章 织物膜材双轴撕裂力学性能

5.1引言

5.2双轴撕裂试验方案

5.3双轴撕裂试验结果与分析

5.4破坏过程与破坏模式

5.5本章小结

第六章 织物膜材双轴拉伸力学性能

6.1引言

6.2试验内容与方法

6.3试验结果

6.4试验分析与弹性模量

6.5本章小结

第七章 结论与展望

7.1主要结论

7.2展望

参考文献

致谢

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