王锦燕[1]2003年在《聚合物流变参数拟合及主曲线的生成》文中研究说明聚合物流变学有助于了解聚合物的加工特性，确定适宜的加工条件，制取最佳性能的制品；借助流变学的概念和方法，可以研究与聚合物流变性质有关的一些分子参数，为合成具有预期性能的聚合物提供理论依据。 围绕聚合物熔体流变参数拟合及主曲线的生成，本文主要开展了如下工作： (1)将近百种材料不同温度下的剪切速率～粘度数据对Cross—Arrhenius粘度模型进行最小二乘拟合，计算其中的参数B、T_b、τ~*和n。分子量不同结构相似的聚合物有相同的温度依赖性，根据时温等效原理生成与温度无关的(η/η_0～η_0(?))主曲线，结果表明ABS、SAN、PS、PP、HIPS、HDPE、POM迭加效果较好。 (2)给出了基于熔融指数的(η·MFI～(?)／MFI)主曲线生成方法。用熔融指数仪测定叁个牌号PP不同温度、不同载荷下的熔融指数，生成(η·MFI～(?)／MFI)主曲线，该曲线与温度、聚合物等级无关。利用主曲线可计算材料一定温度、一定剪切速率下的粘度，该方法能满足工程计算和模具CAE分析的精度要求，有一定的实用性。克服了由于η_0不易获得，(η／η_0～η_0(?))主曲线使用不方便的缺点。 (3)给出了由动态数据(频率～损耗角正切、复合模量～损耗角正切)拟合水平活化能及垂直活化能，计算水平移动因子α_T垂直移动因子b_T，从而对不同温度下的动态数据进行水平、垂直移动生成主曲线的方法。该方法有较广泛的适用性，由动态数据计算的结果可应用到稳态数据的迭加，生成的主曲线效果比较理想。 (4)将动态频率扫描实验的储能模量和耗能模量数据，用线性、正则、非线性最小二乘法拟合材料的离散松弛时间谱。并讨论不同松弛单元数目、松弛时间范围、测试温度对松弛谱的影响。
王骁[2]2010年在《纳米蒙脱土改性沥青及其混合料的流变特性研究》文中认为随着高等级公路的大量建设,对沥青路面的路用性能和耐久性提出越来越高的要求,改善现有沥青材料性能是满足这一要求的重要基础。纳米蒙脱土改性沥青是近年来国内外的研究热点,纳米蒙脱土改性沥青的突出优点是能抑制沥青材料的老化、提高沥青的高温稳定性,对于延长沥青路面的使用寿命具有显着作用。关于纳米蒙脱土改性沥青的制备与性能已有不少研究,但纳米蒙脱土改性沥青的流变性能还研究较少,尤其是纳米蒙脱土改性沥青混合料的流变性能研究报道更少。由于沥青及其混合料的流变性能对沥青路面的路用性能影响很大,因此开展纳米蒙脱土改性沥青及其混合料的流变性能和路用性能研究,对于纳米蒙脱土改性沥青混合料的应用具有重要的理论指导意义。本文系统地研究了纳米蒙脱土改性沥青及其混合料的流变性能,建立了流变模型,并探讨了纳米蒙脱土改性沥青混合料的路用性能。主要研究结论如下：(1)采用动态剪切流变仪(DSR)研究了纳米蒙脱土掺量、试验温度及荷载频率对纳米蒙脱土改性沥青流变特性的影响规律。结果表明,纳米蒙脱土的掺入增大了沥青的粘度,提高了沥青的复数剪切模量,降低了其相位角,这表明纳米蒙脱土的掺入在增大沥青劲度的同时也能增加其弹性成分,从而可有效提高沥青高温下抵抗永久变形和低温下抵抗低温疲劳开裂的能力。采用时—温等效原理合成复数剪切模量主曲线,结果表明掺入纳米蒙脱土后,沥青劲度的增强作用在频率较低时表现的更为显着。(2)采用蠕变试验研究了纳米蒙脱土改性沥青及其混合料的粘弹特性,结果表明,纳米蒙脱土的加入一方面能降低沥青与混合料加载过程的总蠕变变形,同时又能提高沥青与混合料总变形中的弹性变形,使沥青与混合料承受外力荷载时产生的永久变形减小。(3)在对纳米蒙脱土改性沥青及其混合料流变性能研究的基础上,建立了纳米蒙脱土改性沥青及其混合料的流变模型。结果表明,二阶Burgers模型能很好的描述纳米蒙脱土改性沥青的粘弹特性,该模型拟合的结果表明,纳米蒙脱土掺入后对沥青的弹性和粘性部分均有明显影响,在常温(20℃)和较低温度(0℃)时均能使反映沥青粘弹性能的力学参数增大,而在低温(-10℃).时则使反映沥青粘弹性能的力学参数减小。修正的Burgers模型适合于描述纳米蒙脱土改性沥青混合料的粘弹特性,流变模型参数拟合的结果表明,纳米蒙脱土在沥青混合料中的主要作用是提高沥青混合料粘弹性能中的迟滞粘弹性和粘性,但对沥青混合料弹性性能的改善效果因为矿料骨架的作用而有所弱化。(4)对纳米蒙脱土改性沥青混合料动态模量的研究表明,纳米蒙脱土改性沥青混合料动态模量和相位角具有明显的频率依赖性和温度依赖性,动态模量随着试验温度的升高和频率的降低而减小。在相对较低温度下,纳米蒙脱土改性沥青混合料的相位角则会随着试验温度的增加或者荷载作用频率的降低而有所增大；当试验温度较高时,纳米蒙脱土改性沥青混合料的相位角则会随着温度的升高或者荷载作用频率的降低而减小。对不同温度和荷载频率下的动态模量试验结果应用时—温等效原理可以得到纳米蒙脱土改性沥青混合料的动态模量主曲线,动态模量主曲线表明,纳米蒙脱土的掺入能使沥青混合料的动态模量在整个频率(或温度)范围内的变化幅度减小。(5)采用间接拉伸疲劳试验研究了纳米蒙脱土改性沥青混合料的疲劳性能,结果表明,纳米蒙脱土的掺入可提高沥青混合料在低温(5℃)下的疲劳寿命,尤其对低应力水平下的沥青混合料疲劳寿命的改善作用更加显着。(6)纳米蒙脱土改性沥青混合料车辙试验结果表明,纳米蒙脱土改性沥青混合料的高温稳定性得到明显提高,采用纳米蒙脱土改性沥青混合料铺筑的路面具有较好的抵抗永久变形的能力。
王家惠, 刘建雄, 万祥明, 郑兴睿[3]2015年在《Ti-6Al-4V粉末注射成形喂料流变主曲线的生成》文中提出从流变学基本理论出发,讨论剪切速率、温度与Ti-6Al-4V粉末注射成形喂料的剪切粘度的关系。结果表明:随剪切速率增加,喂料的粘度降低;随温度升高,喂料的粘度下降;且喂料在不同温度下的粘度曲线形状相似,只是位置因温度不同而发生相对位移。在此基础上应用由"时温等效原理"发展而来的(0/??~???0)主曲线生成方法获得Ti-6Al-4V合金粉末喂料的流动主曲线。借助该主曲线,对于进一步研究金属粉末注射成形(MIM)喂料的其它特性以及生产实践大有益处。
王家惠[4]2014年在《机械合金化制备纳米晶Ti-6Al-4V及其注射成形工艺研究》文中研究说明钛及其合金具有低密度,高强度,良好的耐蚀性和力学性能优异等特点,广泛的应用在航空航天、造船、化工、冶金、医疗等领域。其中Ti-6A1-4V(TC4)是使用最广泛的钛合金之一,应用率占钛合金总产量的50%以上,占全部钛合金加工件的95%,是世界各国钛合金应用中的主导。然而,钛的生产成本太高,钛的提取、熔炼、加工十分困难,从而限制了钛及其合金的应用范围。自20世纪90年代起,世界各国学者相继展开了钛及钛合金的注射成形研究,该技术应用到钛及其合金成形上,能够极大的降低成本,提高其利用率,生产范围很广的高性能、复杂形状的零件。机械合金化作为一种细化颗粒与材料显微组织结构的有效方法,日益受到国际材料学界的重视。本文应用机械合金化方法制备纳米晶Ti-6A1-4V合金粉末,并对其注射成形技术展开相关的研究,从而期望发挥注射成形的优势,扩大注射成形钛及钛合金零部件在民用领域的应用。开展的工作具体如下：(1)采用机械合金化方法制备纳米晶Ti-6A1-4V合金粉末1)本研究以HDH Ti粉(粒度<(200目,纯度>99.4%)及铝钒合金粉(粒度<200目,纯度>99%)为原料,按90%HDH Ti粉+10%铝钒合金粉(质量分数)进行配料,采用机械合金化方法制备Ti-6A1-4V合金粉末。借助粒度分析、X-ray衍射、扫描电镜、透射电镜等分析测试手段观察在球磨过程中粉末粒度变化、物相组成及微观形貌的变化情况。分析结果表明：采用机械合金化可以制备纳米晶Ti-6A1-4V合金粉,其反应机理以扩散为主,且该固态反应是缺陷能和碰撞能共同作用的结果。Ti-Al-V混合粉末的组织结构随球磨时间延长发生了明显的改变,部分V固溶于Ti中形成置换固溶体Ti(V)；球磨40小时后都能获得纳米晶,球磨60小时的粉末为纳米晶和多晶的混合物,晶粒尺寸小于60nm；60小时后晶粒尺寸变化缓慢。球磨过程中没有中间相生成。结合面元素扫描和能谱分析,球磨后Ti、Al、V的原子比近似为90：6：4,与Ti-6A1-4V元素成分一致,也即球磨后获得Ti-6A1-4V合金粉末。2)经机械球磨后颗粒形状和尺寸与球磨工艺参数,如球磨机转速、球料比、球磨时间等密切相关。随着球磨时间的延长,粉末颗粒平均粒径呈不断减小的趋势,且在30h到60h之间,粉末粒度尺寸降幅最大,球磨60h后,球磨并不能改变粉末的粒度,70h后容易出现团聚；大的球料比有利于粉末细化和形成固溶体；增加球磨转速,球磨能量大,能使粉末快速细化,促进合金化的进程。综合以上分析,本实验的球磨工艺参数为：球料比20：1、球磨转速330r/min、球磨时间60h。3)分析了球磨过程中的球磨工艺条件对磨球运动状况,尤其是磨球的碰撞行为与粉末的变形的影响,结果表明：磨球运动速率vb、碰撞频率f随球磨转速的增大而增大。装料量mp一定时,增大球料比Rbp,磨球运动速率vb将降低,平均自由程S减小,碰撞频率f增大；Rbp和mp一定时,对于同种材质的磨球,采用大球时的碰撞频率低于小球；大球的平均自由程大,增大球磨罐体积可以增大S。在斜碰时粉末的最大真应变εmax随转速Ω的增大而增大,随碰撞角度θ的增大而减小；剪应变γyx,则随转速Ω、碰撞角度θ的增大而增大。这些理论基础对深入研究机械合金化过程的微观机理具有重要的理论意义,以及对正确选择合理的球磨工艺具有重要的指导意义。4)粉末碰撞过程中的温升未超过100℃,因此在球磨过程中不会有中间相生成,这与测试分析结果相一致。但由于产生了大量的缺陷,使得在较低温度下就能够得到纳米晶Ti-6A1-4V。(2)纳米晶Ti-6A1-4V注射成形技术的研究1)从流变学基本理论出发,分析了纳米晶Ti-6A1-4V合金粉末喂料的流变学行为,深入讨论了剪切速率、温度、机械球磨时间、粉末装载量对剪切粘度的影响,实验结果表明：①随着剪切速率增加、温度升高、球磨时间增加,粘度降低；提高粉末装载量,喂料的粘度增加。本实验喂料的非牛顿指数n值均小于1,且随着表观剪切速率的增加,各喂料n值均减小；在一定剪切速率下,温度升高,n值增加；相同温度和剪切速率下,粉末装载量增加,n值下降；球磨时间延长,,n值上升。②通过实验方法和对经验模型的计算获得机械球磨60h的纳米晶Ti-6A1-4V粉末喂料的临界粉末装载量φmax为69vo1.%。③喂料的粘流活化能Ea和A值都随剪切速率的增加而改变,不同球磨时间粉末制备喂料的Ea值与剪切速率均满足指数关系；球磨60h粉末制备喂料的A与剪切速率满足指数关系,球磨20h和40h粉末喂料的A与剪切速率呈线性关系。本文从Arrhenius方程出发,推导出了一组半经验性本构方程,将温度、剪切速率有机地联系在一起,该方程对注射成形生产有指导意义。2)应用最小二乘法对Cross-Arrhenius四参数粘度模型进行拟合,拟合出经机械球磨60h的纳米晶Ti-6Al-4V合金粉末喂料在140℃.150℃.160℃下的零剪切粘度η0(T)分别为13464.97Pa·s、8080.82Pa·s、6030.5Pa·s,在此基础上应用由“时温等效原理”发展而来的(η/η0～η0γ)主曲线生成方法获得经机械球磨60h的纳米晶Ti-6Al-4V合金粉末喂料的流动主曲线。借助该主曲线,对于进一步研究MIM喂料的其它特性以及生产实践大有益处。3)提出应用DOE方法,通过试验设计来实现注射工艺参数的优化。在此基础上开展了大量的注射实验,应用MiniTab软件对试验结果进行分析。首先应用部分析因实验设计(Fractional Factorial Design)进行因子筛选,选出对实验指标影响显着的单因素和因素间的交互作用。分析结果显示：注射压力、保压压力、注射温度、注射速度、保压压力×注射温度交互作用和注射压力×注射温度交互作用对于注射坯密度影响显着。然后利用Taguchi试验设计方法设计了L27(313)试验矩阵,分析了以上筛选出的四个显着因子和两个交互作用对注射坯密度的影响,优选出工艺参数：熔体温度150℃、注射压力100bar、保压压力90bar、注射速度62%。4)研究了纳米晶Ti-6Al-4V注射坯的脱脂行为和机理,制定了其脱脂工艺路线为溶剂脱脂加后续热脱脂,溶剂脱脂工艺参数为：正庚烷,60℃脱脂4小时；热脱脂工艺参数为：最高脱脂温度为500℃,升温速率为1.℃/min,气体流量为200ml/min,具体研究工作如下：①分析溶剂脱脂过程中脱脂温度、脱脂时间、试样形状、溶剂种类对脱脂率的影响发现：脱脂率随脱脂时间的延长而持续增大；脱脂温度越高,脱脂速率越高,但10个小时之后,温度对脱脂速率的影响不显着；本实验样品溶剂脱脂过程受扩散控制,由扩散控制数学模型计算出正庚烷的活化能为40.39KJ·mol-1·K-1,大于二氯甲烷的活化能(38.41KJ·mol-1·K-1)；在相同温度下,正庚烷的扩散系数高于二氯甲烷的,因此注射坯在正庚烷中的脱脂速率大于在二氯甲烷中的；②应用Ricardo V B.Olivira脱脂数学模型描述脱脂率与尺寸因子As/V、脱脂时间、脱脂温度之间的关系。经计算,随着样品尺寸因子As/V的增加,在相同时间内的脱脂率增加；随着As/V的增加,溶解活化能Q值减小,恒定As/V的试样,时间对溶解活化能的影响不明显。③借助于热重分析及Ti-6Al-4V合金的特性制定了热脱脂工艺曲线,讨论了热脱脂最高脱脂温度和保护气氛气体流量对热脱脂率及脱脂坯残余C、O含量的影响,从而确定合理的最高热脱脂温度：500℃；气体流量：200ml/min。5)通过对纳米晶H-6A1-4V烧结过程的研究获得：本课题制备的烧结坯均为等轴a相和晶间少量β转变组织组成的等轴组织,且随着烧结温度提高和烧结时间的延长,a相的含量增加；提高烧结温度和延长保温时间,纳米晶Ti-6A1-4V合金致密化程度提高,孔隙率下降,烧结坯的硬度增加；本课题在1200℃下保温3小时的烧结制品的致密度达到97.92%,抗拉强度为783MPa,延伸率6.04%。
马莉骍[5]2012年在《沥青及沥青混合料老化过程中的粘弹性能研究》文中研究指明道路沥青及沥青混合料作为目前最为重要的路面工程材料,同时又是一种复杂的粘弹性材料,在其长期的使用过程中,由于受到行车荷载、环境、人为等因素的影响会导致沥青路面的性能劣化,减少路面的使用寿命。对沥青及沥青混合料在老化过程中的粘弹性能进行研究,对掌握路面变形规律,预测沥青路面的使用寿命,掌握老化机理有十分重要的意义。本文采用试验室模拟老化和室外自然老化的方法,研究沥青及沥青混合料在老化过程中的粘弹性能、动态粘弹特性和疲劳性能,并结合热力学理论,建立沥青及沥青混合料的本构模型。本文首先采用动态剪切试验研究了老化方式、温度及作用荷载频率等因素对基质沥青和改性沥青的复数剪切模量、相位角等粘弹参数的影响规律。研究结果表明,老化作用使基质和改性沥青的复合剪切模量增大,而相位角降低,沥青呈现出较强的弹性,但改性沥青复数剪切的增加幅度小于基质沥青,说明改性剂可改善沥青的抗老化性能,采用时-温等效原理得到复数剪切模量主曲线,老化可增大沥青的复数剪切模量,使沥青变硬；与基质沥青对比,低温(高频)条件下改性沥青可以改善沥青的低温抗裂性,高温(低频)条件下改性沥青可以改善沥青的高温稳定性。第二,采用动态剪切蠕变试验研究了基质和改性沥青的蠕变特性,并选择合适模型对其粘弹特性进行描述。研究结果表明,基质沥青在各种老化方式后,蠕变总变形和永久变形都随着老化程度的加深而减小,改性剂的掺入一方面能降低沥青加载过程的总蠕变变形,同时又能提高沥青总变形中的弹性变形和可恢复弹性变形成分,使沥青承受外加荷载时产生的永久变形降低；沥青的劲度模量随时间的变化关系可以由幂函数S(t)=Bt(-m)的形式来表征,并建立了沥青的劲度模量与加载时间的函数关系；基于连续介质热力学中的Biot理论,导出了广义Kelvin蠕变型的粘弹性本构方程,采用Burgers模型能有效的描述基质沥青和改性沥青在老化过程中的粘弹特性,拟合曲线与实测曲线相关系数良好。第叁,采用动态模量试验对基质沥青混合料和改性沥青混合料老化前后的动态力学参数进行对比研究。研究结果表明,沥青混合料的动态模量随着温度的升高和频率的减小而降低,而相位角在低温时随着频率增大一直减小,在高温时则出现先增加后减小的变化规律；改性剂的掺入使沥青混合料的动态模量增大而相位角降低；用时温等效原理得到不同老化方式下的沥青混合料的动态模量主曲线,结果表明老化使沥青混合料的动态模量在整个频率(或温度)范围内增大。采用间接拉伸疲劳试验评价沥青混合料在老化过程中的疲劳性能,建立5℃和15℃下沥青混合料老化过程中的疲劳寿命方程,在应力控制模式下,随着老化程度的加深,混合料的疲劳寿命增加。最后采用静载压缩蠕变试验对沥青混合料在老化过程中的蠕变特性进行研究,结果表明,温度升高使加载时总变形和卸载后的永久变形增加,老化使沥青混合料的总变形和永久变形减小,混合料的劲度模量和沥青的模量表现出一致的规律,都随着温度的升高而降低,随着老化程度加深而增加,劲度变化速率m值随着温度升高而增大,而随着老化时间的延长而降低；修正Burgers模型能很好的描述沥青混合料在老化过程中的粘弹特性,模型拟合结果与实测数据相关系数达到0.978以上,该模型拟合的结果显示,老化后沥青混合料的弹性系数E1和E2增加,在20℃和40℃下,粘性系数η1增大,而在低温时粘性系数η1减小,这表明老化使沥青混合料高温的抗变形能力增强而低温抗裂性能变差。
王金山[6]2012年在《超分子结构LDHs材料耐老化路用沥青流变特性研究》文中进行了进一步梳理LDHs耐老化路用沥青是通过加入具有紫外阻隔性能的超分子结构层状双羟基复合金属氢氧化物(layer double hydroxides,简称(LDHs),以提高路用沥青的抗紫外老化性能的复合道路材料。LDHs紫外阻隔材料的吸收、屏蔽、阻隔和散射作用,降低了紫外线对超分子结构LDHs材料耐老化沥青的不可逆老化作用,缓解沥青使用过程中的硬化开裂现象,优化路用沥青路面的服役性能,延长使用寿命。本文在实验室前期工作的基础上,通过室内加速紫外老化模拟试验、耐老化试验段现场取样等手段,深入开展耐老化路用沥青的老化性能、流变特性、路用性能和粘弹特性的研究,对LDHs耐老化沥青的推广应用提供理论基础和技术支持。首先根据太阳辐射的规律,本文分析了人工加速老化与自然老化的相关性,提出了模拟路面紫外辐射的人工加速紫外老化环境技术参数。通过蓝色羊毛标准对比不同光源对沥青老化的影响,结果表明氙灯与实际太阳辐射的相关性较好,高压汞灯可以加速沥青老化现象,且沥青老化试验是依赖于紫外线辐照量的。通过热重分析及差示扫描量热分析制备的LDHs耐老化沥青,实验结果表明LDHs材料的加入改善了沥青的热稳定性。采用常规物理性能分析LDHs材料对沥青老化前后的常规路用性能的影响,结果表明：紫外老化使得沥青软化点升高、针入度降低、延度减小,而LDHs材料的加入降低了老化沥青软化点增量,残留针入度比和延度保留率都有所增大,实验结果表明LDHs材料明显提高了耐老化路用沥青的抗紫外老化性能。第二,采用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FTIR)及X射线衍射仪(XRD)分析测试超分子结构LDHs材料耐老化路用沥青的微观形貌、组成结构,并根据Mie理论对沥青中LDHs颗粒对光的吸收和散射特性进行理论分析,研究LDHs材料与沥青的适配性,为制备高性能耐紫外光老化沥青提供理论依据。研究结果表明：LDHs材料颗粒成球状,晶粒尺寸为50-150nm,粒径小于紫外线波长,且超分子结构LDHs材料耐老化路用沥青是一种均匀分散的复合结构,Mie散射理论分析提出了优选沥青材料和LDHs材料的方法。第叁,根据应用流变学相关理论和方法,采用动态剪切流变仪(DSR)研究超分子结构LDHs材料对路用沥青老化前后的流变性能影响规律。研究结果表明,超分子结构LDHs材料改变了沥青的流变性能,使得沥青的复合剪切模量升高,相位角减小；同时LDHs材料提高了沥青抗老化和抗低温开裂性能；使用真空旋转回收仪回收沥青的方法,对比了PJ90沥青及其掺量为3%的LDHs耐老化沥青在室内模拟老化和在内蒙古试验段通车1年后的粘度值以及高温车辙因子G*/sinδ,结果发现LDHs使得沥青的粘度老化指数VAI变小,老化后车辙因子减小,LDHs有效的延缓了沥青老化。最后,采用蠕变试验研究了LDHs耐老化沥青胶浆粘弹特性,并采用合适的流变模型对其粘弹特性进行描述。研究结果表明,LDHs材料的掺入能改变沥青胶浆的粘弹性质,LDHs一方面能降低了沥青胶浆加载过程的总蠕变变形,同时又能提高沥青胶浆总变形中的弹性变形,使沥青胶浆承受外加荷载时产生的永久变形降低；老化后沥青的蠕变劲度模量随LDHs的加入而减小,说明LDHs的加入减轻了沥青的老化程度。Burgers模型能较好的描述LDHs沥青胶浆的粘弹特性,该模型拟合的结果表明,LDHs材料能较大程度影响沥青胶浆的弹性和粘性部分。
朱海燕[7]2011年在《ABS/铝粉共混物流变特性及其力学性能研究》文中研究指明聚合物共混物的成型几乎都是在熔融状态下进行的,研究共混物熔体流变特性对确定熔体流变成型工艺参数、提高塑件质量等都具有非常重要的作用。然而对于在树脂中加入金属填料以提高塑料的性能这方面的研究缺乏。本文对ABS与铝粉共混材料进行以下几个方面的研究：第一、利用转矩流变仪研究ABS/铝粉共混物的转矩流变特性。由于物料在转矩流变仪的密闭混合器不断受到密室温度环境和转子剪切的共同作用,这与物料在螺杆中的挤出状态相同,这就为ABS树脂与铝粉微粒在挤出机上混炼均匀提供依据。通过分析偶联剂种类在加工过程中对扭矩的影响,说明了铝酸酯偶联剂比钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂更有效降低共混物的粘度,同时还表明铝酸酯偶联剂和钛酸酯偶联剂能有效节省共混物转矩达到平衡的时间。本论文还研究了铝粉含量对共混物转矩性能的影响。第二、利用毛细管流变仪研究共混物的毛细管流变特性。由于共混物料最终要通过注塑成型制成制品,而塑料注塑成型过程中的实际剪切速率范围在毛细管流变仪测量范围之内。因此利用毛细管流变仪研究聚合物熔体的流动特性,从而预测注塑过程中聚合物的加工行为,为寻求最佳工艺条件和控制产品质量提供可靠的依据。实验研究结果表明在250-C时铝粉含量对共混物流变性能的影响较大,且熔体在此时的流动性能较好。同时在剪切速率较低时铝粉含量增大将有利于熔融共混的流动,但在高的剪切速率时铝粉含量对共混物流变性几乎没影响。第叁、利用毛细管流变数据对粘度参数进行拟合,根据拟合参数在Moldflow数据库建立相应的个人数据库,用以预测分析ABS/铝粉共混注塑成型。作者以塑件的翘曲变形量作为指标,对ABS/铝粉共混物进行模拟注塑分析,模拟结果与实际注塑制件的翘曲变形量进行对比分析,说明利用个人材料库所得的模拟实验结果与实际注塑实验结果非常接近。第四、对共混材料的力学性能进行研究,实验过程中分析了铝粉含量、钛酸酯偶联剂含量、螺杆转速以及加工温度这四个成型参数对ABS/铝粉共混材料各项力学性能的影响,结果表明这四个成型参数对试样力学性能均有不同程度的影响。
邓欢[8]2013年在《沥青混凝土细观力学数值模拟与试验研究》文中指出沥青混凝土是一种以沥青为胶结料,细集料和矿粉为填充料,大小不一形状不规则粗集料为骨架结构的颗粒复合材料。在宏观尺度,沥青混凝土可以视为弹塑性均质材料。而在细观尺度,沥青混凝土可视为由线弹性粗集料和粘弹性沥青砂浆组成的非均质材料,因此,以宏观力学试验为基础的唯象本构模型并不能很好地描述沥青路面的细观变形机理。研究表明,沥青路面在荷载作用下产生的车辙或永久变形在很大程度上是集料颗粒的流动问题。因此,需从细观尺度研究沥青混凝土内部结构对整体宏观性能的影响。本论文采用宏细观相结合的研究方法,从沥青混凝土的内部结构模型入手,建立细观数值模型,对沥青砂浆的高温流变性能进行研究,主要内容包括以下四个方面。首先,对不同面层沥青砂浆的蠕变特性进行了研究,得到了不同温度下沥青砂浆的时间硬化蠕变模型参数,初步建立了沥青砂浆高温蠕变模型,并对该模型进行了相关的有限元和实验验证。其次,研究了不同面层沥青砂浆的高温流变性能。利用频率扫描试验,建立了不同面层沥青砂浆的动态剪切模量和相位角主曲线,并用Modified Huet-Sayegh (MHS)力学模型描述了沥青砂浆主曲线,结果表明该模型可以很好地表征沥青砂浆的高温性能。再次,采用数字图像处理技术,获得了沥青混凝土截面的优质图像样本。然后将这些图像导入ABAQUS软件中进行有限元数值模型的建立,实现了沥青混凝土内部结构的二维几何建模。最后,对沥青混凝土进行了高温车辙试验,并用时间硬化蠕变模型和MHS流变模型对沥青混凝土的高温性能进行了有限元模拟。将蠕变试验和频率扫描试验获得的蠕变模型参数和MHS模型参数输入到沥青混凝土内部结构有限元模型中,并对路面车辙进行了有限元分析,计算结果和实验结果吻合。
黄伟[9]2016年在《多聚磷酸与SBS复合改性沥青及其混合料线性粘弹性行为研究》文中认为在国内外的公路发展历程中,沥青路面的早期损害和耐久性一直困扰着道路工作者。为了解决以上两个问题,国内外学者长期以来都在致力于改性沥青材料的应用研究。聚合物改性沥青是当前世界上应用最广泛的改性沥青材料,其在路面工程中的应用已经取得了非常显着的成效,但传统的聚合物改性剂存在与基质沥青相容性差,聚合物改性价格昂贵,加工工艺复杂等问题。多聚磷酸(简称PPA)作为一种新型沥青改性剂可以很好地解决聚合物改性沥青存在的缺点。多聚磷酸通过对沥青的化学改性可明显改善其基质沥青的路用性能,并且其成本低、工艺简单,在国外已有大量应用。然而,由于多聚磷酸对沥青改性后其性能指标很难满足国内规范性指标的要求,造成了多聚磷酸改性沥青在国内无法大规模应用。国内为了解决多聚磷酸改性沥青的实际应用问题,提出了多聚磷酸复合改性沥青。目前,国内对多聚磷酸复合改性沥青的研究尚属起步阶段。本文主要进行了多聚磷酸与SBS复合改性沥青的研究。研究主体主要分为两个方面：其一,在低SBS掺量下,通过调整多聚磷酸和助剂的掺量,实现多聚磷酸与SBS复合改性沥青及其混合料性能满足国内规范要求,以期在降低生产成本的同时能够应用在实际工程中：其二,采用基于粘弹性性能研究的试验方法对复合改性沥青及其混合料性能进行深入分析,探究多聚磷酸及助剂对复合改性沥青及其混合料性能的影响。具体内容包括以下几个方面：首先,根据国内规范要求,通过调整改性剂掺量进行大量的试验分析,优选出了复合改性沥青掺配方案。通过沥青针入度试验、软化点试验、延度试验优选出合适掺配方案,从沥青存储稳定性试验、老化试验及沥青混合料车辙试验、低温小梁试验和冻融劈裂等试验对优选出的复合改性沥青进行初步性能分析评价。从以上试验数据分析看,通过调整复配方案可以得到符合国内规范要求的低SBS掺量的复合改性沥青。其次,采用粘弹性试验方法,对复合改性沥青进行了频率扫描试验。从频率扫描试验得到的沥青模量和相位角数据分析来看,多聚磷酸能够降低沥青的温度敏感性,不显着影响其改性沥青的低温性能。通过时温等效原理计算得到了45℃下沥青模量主曲线、车辙因子和疲劳因子主曲线以及相位角主曲线,从主曲线分析出多聚磷酸和助剂能够很好的改善沥青的高低温性能。采用WLF模型构建各复合改性沥青模量主曲线并用Sigmoidal函数进行拟合,结果表明Sigmoidal函数能很好拟合本文改性沥青的模量数据。综合分析沥青粘弹性能,说明基于国内“叁大指标”的评价方法对多聚磷酸与SBS改性沥青具有一定局限性,不能在宽域频率(或温度)范围内来表征复合改性沥青的性能,多聚磷酸改性沥青在高温及低频状态下能够体现出优良的性能。最后,对复合改性沥青混合料进行粘弹性能研究,开展了沥青混合料动态模量和蠕变试验。动态模量试验得到了20℃下各复合改性沥青混合料的模量数据,数据说明多聚磷酸能够很好提高混合料的动态模量,达到抗车辙的能力。利用时温等效原理建立了沥青混合料模量主曲线,并对比Hirsch模型主曲线,分析结果说明Hirsch模型不能很好预测复合改性沥青模量数据。蠕变性能试验结果说明,多聚磷酸能够很好地提高低掺量SBS改性沥青的高温抗形变能力,达到高掺量SBS改性沥青的蠕变特征。通过本文研究,对多聚磷酸与SBS复合改性沥青及其混合料的粘弹性力学行为有了深入认识,为今后的工程应用提供了技术支持。
杨朋[10]2012年在《高模量沥青及其混合料特性研究》文中研究指明高模量沥青及其混合料是解决我国沥青路面重载交通及长大陡坡路面车辙等问题的重要工程材料。由于其进入我国的时间较晚，我国对高模量沥青及其混合料的研究还比较滞后，对其缺乏必要的认识，对高模量沥青及其混合料的性能特性研究是一项非常艰巨的研究内容。本研究应用SBS和PE两种改性剂制备出了性能良好的高模量沥青，可以在显着改善沥青低温的同时，又较大程度上提高了沥青的高温性能，然后研究高模量沥青混合料的特性及其路面应用特性。对于目前越来越受到广泛关注的高模量沥青及其混合料，它们在使用中的材料学性能特征和工程特性等问题是各国道路工作者所面临的重要课题。本文首先分析了高模量沥青及高模量沥青混合料研究现状，阐述对其进行系统研究分析的必要性。通过优化制备工艺，试验制备性能优良的高模量沥青；根据PE改性剂的掺加对沥青体系的影响分析，提出了PE对沥青的作用机理;采用扫描电子显微镜（SEM）、差热扫描分析（DSC）和红外光谱（FTIR）等技术手段对高模量沥青进行材料学性能测试；然后对掺加SBS和PE改性剂制备的高模量沥青进行流变学性能研究，发现其在高低频状态下的模量及变形能力远远优于SBS沥青和基质沥青，高模量沥青具有其与普通沥青不同的粘弹性特性，PE改性剂的加入可以改善SBS改性沥青的高温车辙因子，提高沥青的PG（性能分级）等级，具有优良蠕变特性；从沥青粘弹性出发，采用粘弹分离手段研究SBS和PE对沥青粘弹性质的影响；由动态力学试验方法（DMA）测得的零剪切粘度ZSV评价了高模量沥青的高温性能，这些特性为高模量沥青的工程应用提供技术支持；通过动态模量和静态模量试验、车辙试验和其它路用性能试验等全面研究高模量沥青混合料的路用特性：PE和SBS改性剂的加入能够显着提高沥青混合料的动、静态模量，在高温情况下动态模量的提高极为明显；提出高模量沥青混合料的两项特性，可以用来验证、评价高模量沥青混合料的质量，为生产高质量的高模量沥青混合料提供技术参考；综合比较本文制备的高模量沥青混合料与外掺法制备高模量沥青混合料的在模量、动稳定度等提高幅度方面的差别，进而深度揭示二者不同的作用机理；开展高模量沥青混合料的特性研究为其广泛应用奠定应用基础；采用有限元分析软件对48种材料组合进行建模，分析各结构在不同荷载组合,不同温度下和不同力学参数下的力学响应，通过各组合的分析，C组合(上面层高模量沥青混合料+中面层高模量沥青混合料+下面层高模量沥青混合料，在20℃和60℃下)弯沉值最小，τmax分布对路面整体结构最合理，因此是最佳路面组合结构；最后在工程实际中采用高模量沥青路面，与SBS沥青路面进行试验段的跟踪检测，表明高模量沥青路面具有较好的工程使用价值。
参考文献：
[1]. 聚合物流变参数拟合及主曲线的生成[D]. 王锦燕. 郑州大学. 2003
[2]. 纳米蒙脱土改性沥青及其混合料的流变特性研究[D]. 王骁. 武汉理工大学. 2010
[3]. Ti-6Al-4V粉末注射成形喂料流变主曲线的生成[J]. 王家惠, 刘建雄, 万祥明, 郑兴睿. 粉末冶金材料科学与工程. 2015
[4]. 机械合金化制备纳米晶Ti-6Al-4V及其注射成形工艺研究[D]. 王家惠. 昆明理工大学. 2014
[5]. 沥青及沥青混合料老化过程中的粘弹性能研究[D]. 马莉骍. 武汉理工大学. 2012
[6]. 超分子结构LDHs材料耐老化路用沥青流变特性研究[D]. 王金山. 武汉理工大学. 2012
[7]. ABS/铝粉共混物流变特性及其力学性能研究[D]. 朱海燕. 广东工业大学. 2011
[8]. 沥青混凝土细观力学数值模拟与试验研究[D]. 邓欢. 武汉理工大学. 2013
[9]. 多聚磷酸与SBS复合改性沥青及其混合料线性粘弹性行为研究[D]. 黄伟. 昆明理工大学. 2016
[10]. 高模量沥青及其混合料特性研究[D]. 杨朋. 华南理工大学. 2012
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