新型木塑复合材料断裂及断裂机理的研究

摘要

本论文对以稻壳为填料的木塑复合材料(50﹪稻壳，50﹪废旧PE)进行了拉伸、压缩、三点弯曲、握钉力、硬度、冲击和吸水率等试验，分析了该材料的一般力学和物理材性；通过采用了单边裂纹拉伸试验、双边裂纹拉伸试验和单边裂纹三点弯曲试验对该材料常温下平面应变断裂韧性进行了试验和分析，测得该材料的平面应变断裂韧性，并对该材料常温下平面应变断裂韧性测试方法提出了建议；通过对该材料经-20℃低温处理后的单边裂纹三点弯曲试验分析了低温对其抗弯能力和断裂韧性的影响；针对木塑复合材料的断口(裂纹走向和断裂面)分析了该材料的断裂机理。　　通过对木塑复合材料的拉伸、压缩、弯曲、握钉力、硬度、冲击和吸水率等试验，测得了该材料的力学和物理材性，为该材料的利用和进一步研究提供了依据。　　在试验分析的基础上，认为木塑复合材料要进一步扩展其用途，能多方面代替其他现有材料，如木材，还需要提高其抗弯强度和断裂韧性以及降低密度，这可以通过改进工艺，从加强基材与填料之间的结合力、增加填充物的纤维含量或改变其形态来提高填充物的长细比、减轻填充物的集聚现象以及采用发泡技术等几方面入手。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1绪论

1.1木塑复合材料的概述

1.1.1木塑复合材料的定义、特点和用途

1.1.2木塑复合材料的研究历史、现状

1.1.3木塑复合材料的生产工艺和流程

1.2本课题的来源与意义

2木塑复合材料基本材料性质测试和分析

2.1拉伸性能试验

2.1.1拉伸性能基本概念定义

2.1.2拉伸应力-应变曲线及相关点定义

2.1.3拉伸试验

2.2压缩性能试验

2.2.1压缩性能基本概念定义

2.2.2压缩应力-应变曲线及相关点定义

2.2.3压缩试验

2.3弯曲性能试验

2.4其他物理性能试验及物理力学性能与其他材料的比较

2.5小结

3断裂理论基础

3.1断裂力学基本概念

3.2断裂力学的研究对象及裂纹分类

3.3Griffith理论和Orowan理论

3.4线弹性断裂力学之应力强度因子断裂理论

3.4.1应力强度因子KI的表达公式的推导

3.4.2利用边界配置法确定单边裂纹三点弯曲试样和轴向拉伸试样的强度因子计算公式

3.5小结

4常温下断裂韧性试验和分析

4.1带贯穿裂纹有限宽板条的断裂韧性试验

4.1.1单边裂纹板条的拉伸断裂韧性试验

4.1.2边裂纹板条的拉伸断裂韧性试验

4.1.3单边裂纹试样的三点弯曲断裂韧性试验

4.2小结

5低温处理后断裂韧性分析

5.1试样示意图及相关尺寸参数、试验设备及条件

5.2试验数据及图表和试验分析

5.3小结

6断裂机理分析

6.1断裂的基本概念

6.2断裂的分类

6.3聚合物的断裂

6.4木塑复合材料的断裂

6.5小结

7结论和展望

参考文献