学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

塑料土工格栅拉伸工艺模拟及实验研究

作　者: 曹茜
导　师: 栾贻国
学　校: 山东大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 土工格栅有限元拉伸数值模拟
分类号: TQ320.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 54次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

塑料土工格栅作为一种新型的土木工程建筑材料,是国家高新技术产品目录中新型材料技术领域类复合材料中的增强材料,可用作土木工程的加固、加筋、防护,广泛应用于水利、公路、铁路、煤矿、建筑等工程领域。塑料土工格栅之所以被广泛应用是因为质量轻、强度高、抗变形能力强、韧性好、抗老化,特别是耐酸、耐碱,适宜于各种土壤,不易腐蚀,便于工程施工。我国已开展了关于使用土工格栅的土木工程设计、施工的应用基础研究于实践,但是我国较多的关注生产本身,对相关的软技术重视不够,加工工艺的基础研究领域还处于起步阶段。针对目前的研究现状,本文采用通用有限元软件ABAQUS对土工格栅用的PP材料拉伸过程进行模拟分析,对影响塑料土工格栅拉伸性能的参数进行分析,以期得到最好的生产工艺。首先对塑料土工格栅的类型、性能指标以及格栅拉伸工艺的设备要求、工艺条件进行了深入分析,并归纳了国内外学者在高聚物本构模型以及高聚物变形有限元模拟方面已获得的研究成就。其次就高分子材料的拉伸强化效应进行了理论阐述,研究了强化效应的微观机理和相应数学模型。本文还通过实验手段采用正交实验的方法对高聚物在高温下的拉伸过程进行研究并采用正交分析法对实验结果进行分析,采用室温拉伸试验的方法对高温拉伸下的样条进行拉伸直至拉断,采用室温拉伸的方法是验证高温拉伸下样条的拉伸强度,为以后讨论高聚物的性能做准备,从而得出最有利于生产的生产工艺,而且还讨论了高聚物材料的拉伸强化效应,并比较了不同拉伸温度、拉伸速率、不同拉伸比下高分子材料的本构特性的差异。运用ABAQUS软件讨论塑料土工格栅拉伸加工有限元模拟中的相关问题,包括实体模型的选择、边界条件的确定、网格划分、非线性多步分析中的参数设置以及确定材料性能参数等关键问题。对单向塑料土工格栅用的聚丙烯材料拉伸过程进行仿真模拟。单向塑料土工格栅在实际的生产应用中有不同的网孔形状,本文采用常用的长圆型网孔形状来对其进行模拟。另外,本文还分析了拉伸温度、拉伸速度等对塑料格栅用PP材料加工过程的影响,经分析发现不同的拉伸温度和拉伸速度对材料具有不同的拉伸作用。

全文目录

目录  4-6
TABLE OF CONTENTS  6-8
摘要  8-10
ABSTRACT  10-12
第一章绪论  12-24
  1.1 引言  12-13
  1.2 塑料土工格栅的分类及其拉伸工艺及应用  13-19
    1.2.1 塑料土工格栅的分类  13-15
    1.2.2 塑料土工格栅的拉伸工艺流程及设备  15-17
    1.2.3 塑料土工格栅的应用及性能指标  17-19
  1.3 土工格栅国内外研究现状  19-23
    1.3.1 高分子材料本构模型的研究  19-21
    1.3.2 实验研究  21-22
    1.3.3 有限元模拟的研究  22-23
  1.4 本文的选题意义及主要研究内容  23-24
第二章高分子材料的基本理论  24-31
  2.1 高分子材料力学性能特点及变形理论  24-28
    2.1.1 高分子材料的力学性能特点  24-26
    2.1.2 高分子材料的变形原理及效应  26-28
  2.2 高分子材料拉伸过程中分子取向的微观机理  28-30
  2.3 本章小结  30-31
第三章土工格栅用聚丙烯材料拉伸实验研究  31-39
  3.1 聚丙烯高温拉伸实验  31-36
    3.1.1 实验方案设计  31-34
    3.1.2 实验结果与分析  34-36
  3.2 聚丙烯室温拉伸实验  36-37
    3.2.1 实验方案  36
    3.2.2 实验结果与分析  36-37
  3.3 本章小结  37-39
第四章拉伸过程有限元模型的构建及关键问题  39-44
  4.1 ABAQUS有限元分析软件  39-40
  4.2 ABAQUS模拟的前处理  40-42
    4.2.1 有限元模拟中非线性多步分析中的参数设置  40-41
    4.2.2 有限元模拟的网格划分  41-42
    4.2.3 求解及后处理  42
  4.3 本章小结  42-44
第五章单向拉伸塑料土工格栅的模拟  44-63
  5.1 单向土工格栅拉伸过程有限元模拟模型  44-49
    5.1.1 塑料土工格栅拉伸工艺中的拉伸比  47-48
    5.1.2 土工格栅拉伸过程的有限元模型及边界条件  48-49
  5.2 单向土工格栅的有限元模拟  49-62
    5.2.1 拉伸温度的影响  50-56
    5.2.2 拉伸速度的影响  56-62
  5.3 本章小结  62-63
第六章结论与展望  63-65
参考文献  65-70
致谢  70-72
学位论文评阅及答辩情况表  72

塑料土工格栅拉伸工艺模拟及实验研究

内容摘要

全文目录

相似论文