装配/残余应力对聚碳酸酯材料表面刮擦行为的影响

摘要

聚碳酸酯(PC)作为一种热塑性工程塑料，具有优良的力学性能、光学性能和耐冲击性能等，广泛应用于建材行业、汽车制造业、包装工程和航空航天等领域。在制造和使用过程中产生的残余应力和装配应力会对聚碳酸酯材料的使用性能产生影响。同时，在制备、运输和服役的过程中，其材料表面不可避免会受到刮擦的作用。研究装配应力和残余应力对聚碳酸酯材料表面刮擦行为的影响，可为工程中有效利用装配应力和残余应力改善高分子材料表面耐刮擦性能提供理论指导。　　为了研究装配应力和残余应力对聚碳酸酯材料表面刮擦行为的影响，本文主要开展了以下研究工作：　　(1)利用刮擦测试设备开展了不同程度的装配应力对聚碳酸酯材料表面刮擦行为的实验研究，根据实验结果，得出装配应力从压到拉，聚碳酸酯材料表面耐刮擦性能逐渐变差；　　(2)利用有限元软件ABAQUS对含装配应力和真实残余应力分布的聚碳酸酯材料表面刮擦过程进行数值模拟。基于研究结果得到，在聚碳酸酯材料表面引入装配压应力会显著提高材料表面耐刮擦性能，而在聚碳酸酯材料表面引入真实残余应力分布，其材料表面耐刮擦性能稍微增强；　　(3)根据研究结果讨论了装配应力和残余应力对聚碳酸酯材料表面刮擦行为影响的差异性。在聚碳酸酯试样表层引入残余应力分布后，虽然材料的刮擦性能可以得到一定程度的改善，但是残余压应力是随着试样厚度的增加逐渐减小的，对刮擦性能的改善程度有限；装配应力沿厚度是一个恒定值，因此对聚碳酸酯材料表面耐刮擦性能的增强比残余应力带来的增强程度更明显。

目录

声明

第1 章 绪论

1.1研究意义

1.2装配/残余应力对不同材料力学性能影响的研究现状

1.3高分子材料表面刮擦行为的研究现状

1.4本论文开展的主要研究工作

第2 章 装配/残余应力对聚碳酸酯材料表面刮擦行为影响的研究方法

2.1实验研究

2.1.1实验材料和试样准备

2.1.2基本力学性能实验

2.1.3预加装配应力

2.1.4聚碳酸酯材料表面刮擦实验

2.2有限元数值研究

2.2.1装配应力对聚碳酸酯材料表面刮擦行为影响的数值模拟

2.2.2残余应力对聚碳酸酯材料表面刮擦行为影响的数值模拟

2.3聚碳酸酯材料表面刮擦行为的表征方法

2.3.1划痕沟壑的几何形貌参数分析

2.3.2划痕形貌的可视化分析

2.4本章小结

第3 章 装配应力对聚碳酸酯材料表面刮擦行为影响的实验研究

3.1常法向荷载下聚碳酸酯材料表面刮擦行为的研究

3.1.1含装配应力的聚碳酸酯材料表面刮擦行为的几何形貌参数分析

3.1.2含装配应力的聚碳酸酯材料表面刮擦破坏的机理分析

3.1.3聚碳酸酯材料表面耐刮擦性能表征指标的归一化分析

3.2线性增加法向荷载下聚碳酸酯材料表面刮擦行为的研究

3.2.1聚碳酸酯材料表面刮擦变形形貌的演化模式

3.2.2聚碳酸酯材料表面刮擦行为的可视化分析

3.3本章小结

第4 章 装配/残余应力对聚碳酸酯材料表面刮擦行为影响的有限元数值研究

4.1装配应力对聚碳酸酯材料表面刮擦行为影响的研究

4.1.1装配应力对聚碳酸酯材料表面刮擦行为的影响

4.1.2聚碳酸酯材料表面耐刮擦性能表征指标的归一化分析

4.2残余应力对聚碳酸酯材料表面刮擦行为影响的研究

4.2.1残余应力对聚碳酸酯材料表面刮擦行为的影响

4.2.2存在残余应力分布的聚碳酸酯材料表面刮擦破坏的机理分析

4.3 装配应力和残余应力对聚碳酸酯材料表面刮擦行为影响差异性的分析

4.4本章小结

结论与展望

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文和参加的科研项目