聚氨酯泡沫塑料的疲劳性能研究
聚氨酯泡沫塑料的疲劳性能研究
３结果与讨论
聚氨脂泡沫塑料材料在压一压交变载荷作 用下，疲劳应力水平在≤０．８０Ｄｂ时疲劳寿命大于 １０６．同时，在绝大部分工程应用中，材料的实际 应用的应力水平不会大于此值，因此聚氨脂泡沫 塑料在应力水平≤０．８０瓯时无需考虑疲劳问题．
试验数据与试验结果表明： （１）本次实验只进行了试验件的几何尺寸的 测量，而未进行表观密度的测量，由于聚氨脂泡 沫塑料材料的表观密度具有一定的分散性，因而 由表观密度的误差能引起实验结果的误差．因 此，建议在实验中，不仅要测量试件的几何尺寸， 还需测量其表观密度． （２）在试验件的胶接过程中，应很好地控制 胶层的厚度及胶用量．当胶层厚且胶用量多时， 试验件的表观密度会引起变化，这是因为聚氨脂 泡沫塑料材料是一种多孔材料，胶液会浸润其
荷不变的条件下塑性变形达到１０％作为试验件的 疲劳破坏判据．试验环境条件为室内常温．等幅 载荷，尺＝０．１，应力水平见表２．先进行第１组试 验件的试验，根据试验结果确定其他４组试验的 应力水平．第ｌ组５件试件均加载１００万次卸载 后没有明显的塑性变形，因此将第２组试验的应 力水平增大，由表２的数据可见５件试件均加载 １００万次卸载后仍然没有明显的塑性变形，因此 为了缩短试验周期和节约经费开支，先进行了第 ５组试验，在此应力水平下试验件疲劳寿命只有 数千次，下降的很快．为考查其原因，将应力水 平调整为第４组、第３组依次进行试验，疲劳寿 命提高仍不明显．经初步分析认为该材料在一定 的应力水平范围内其疲劳寿命是大于１００万次 的，而当应力水平一旦高于某一应力时，其疲劳 寿命将非常迅速的降低． ２．３试验结果与分析
水平达到某个点时，其疲劳寿命就会急剧降低， 分析后认为，在此应力水平下的加载次数之所以 急剧降低，是因为材料内部有部分泡沫塑料的胞 体‘７１，而这些胞体的几何空间受压减小而引起材 料的塑性变形，同时几何尺寸减小引起了聚氨脂
聚氨酯材料简介
聚氨酯材料简介第五组：李春斌杨琳燦关凯2014年4月7日聚氨酯材料简介摘要：聚氨酯是一种新兴的有机高分子材料，被誉为“第五大塑料”，因其卓越的性能而被广泛应用于国民经济众多领域。
产品应用领域涉及轻工、化工、电子、纺织、医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空等。
本文从聚氨酯的微观结构开始入手分析，得出聚氨酯的主要性能，然后根据这些性能，列举了四个具体的聚氨酯材料的实际应用：鲨鱼皮泳衣、聚氨酯鞋底、聚氨酯涂料和聚氨酯胶黏剂。
关键字：聚氨酯；结构；性能；实际应用聚氨酯是指分子结构中含有许多重复的氨基甲酸酯基团（）的一类聚合物，全称为聚氨基甲酸酯，简称PU。
聚氨酯根据其组成的不同，可制成线型分子的热塑性聚氨酯，也可制成体型分子的热固性聚氨酯。
前者主要用于弹性体、涂料、胶黏剂、合成革等，后者主要用于制造各种软质、半硬质、硬质泡沫塑料。
聚氨酯于1937年由德国科学家首先研制成功，于1939年开始工业化生产。
其制造方法是异氰酸酯和含活泼氢的化合物（如醇、胺、羧酸、水分等）反应，生成具有氨基甲酸酯基团的化合物。
其中以异氰酸酯与多元醇反应为制造PU的基本反应，其反应式为：反应属于逐步加成聚合，反应过程中没有小分子副产物生成。
如异氰酸酯或多元醇之一有三个以上的官能团，则生成立体的网状结构。
一、合成聚氨酯的基本原料合成聚氨酯的基本原料为异氰酸酯、多元醇、催化剂以及扩链剂等。
（1）异氰酸酯异氰酸酯一般含有两个或两个以上的异氰酸酯基，异氰酸酯基团很活泼，可以跟醇、胺、羧酸、水等发生反应。
目前聚氨酯产品中主要使用的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯（TDI）、二本基甲烷二异氰酸酯（MDI）和多亚甲基对苯多异氰酸酯（PAPI）。
TDI主要用于软质泡沫塑料；MDI可用于半硬质、硬质泡沫塑料机胶黏剂等；PAPI由于含有三个官能度，可用于热固性的硬质泡沫塑料、混炼以及浇注制品。
（2）多元醇多元醇构成聚氨酯结构中的弹性部分，常用的有聚醚多元醇和聚酯多元醇。
泡沫材料的力学性能研究
泡沫材料的力学性能研究作为一种常见的轻质材料，泡沫材料具有良好的隔热性和吸能能力，被广泛应用于建筑、交通工具和电子设备等领域。
然而，对于泡沫材料的力学性能研究并不充分，这限制了其进一步的应用。
因此，研究者们开始着手探究泡沫材料的力学性能，以期能够深入了解其性质，从而改进工程应用，并指导设备设计。
首先，泡沫材料的强度是力学性能研究的一个重要方面。
强度主要包括拉伸强度和压缩强度两个方面。
拉伸强度是指材料在承受拉伸力下所能承受的最大应力。
研究表明，泡沫材料的拉伸强度与其泡沫结构有着密切关系。
泡沫结构的均匀性和孔隙度等因素都会影响材料的强度。
此外，泡沫材料的压缩强度也引人关注。
压缩强度是材料在承受压缩力时所能承受的最大应力。
研究表明，泡沫材料的压缩强度与材料的密度和孔隙数密切相关。
因此，通过对泡沫材料的强度进行研究，可以为工程应用提供指导和改进的方向。
其次，疲劳寿命是另一个需要关注的力学性能。
疲劳寿命是指材料在反复加载下能够保持足够强度的次数。
泡沫材料作为轻质材料，其疲劳寿命相对较短，承受颠簸和振动后容易疲劳破裂。
因此，研究者们通过改变泡沫材料的结构和物理性质，以提高其疲劳寿命。
例如，增加泡沫材料的孔隙度和减小孔隙的尺寸，可以有效减轻材料的疲劳损伤，延长其使用寿命。
此外，添加纤维增强剂等方法也被应用于提升泡沫材料的抗疲劳能力。
因此，疲劳寿命的研究对于泡沫材料的工程应用是至关重要的。
最后，泡沫材料的热稳定性也是力学性能研究的一部分。
泡沫材料的热稳定性主要包括其熔点和热膨胀系数等参数。
研究表明，泡沫材料的熔点与其化学成分和泡沫结构有关。
一些泡沫材料在高温下容易软化和分解，从而影响材料的力学性能。
因此，通过改变材料的配方和加工工艺，可以提高材料的热稳定性。
此外，研究泡沫材料的热膨胀系数也对其工程应用具有指导意义。
热膨胀系数是指材料在温度变化下体积的变化程度。
通过研究泡沫材料的热膨胀系数，可以避免由于温度变化而引起的尺寸变化，从而提高材料的使用性能。
聚合物基复合材料的疲劳性能研究
聚合物基复合材料的疲劳性能研究在现代工程领域中，聚合物基复合材料因其优异的性能而备受关注。
这些材料在航空航天、汽车、船舶、体育用品等众多行业中得到了广泛应用。
然而，要确保这些材料在长期使用中的可靠性和安全性，对其疲劳性能的深入研究至关重要。
疲劳是指材料在循环载荷作用下，经过一定次数的循环后，发生局部永久性结构变化，从而产生裂纹并逐渐扩展，最终导致材料失效的现象。
对于聚合物基复合材料而言，其疲劳性能受到多种因素的影响。
首先，复合材料的组分特性对疲劳性能有着显著的影响。
聚合物基体的性质，如分子量、交联度、结晶度等，会直接影响材料的韧性和强度，进而影响其抵抗疲劳破坏的能力。
增强纤维的种类、长度、直径、分布以及与基体的界面结合强度等，也在很大程度上决定了复合材料的疲劳性能。
例如，碳纤维具有高强度和高模量，能显著提高复合材料的疲劳强度；而玻璃纤维相对来说强度和模量较低，对疲劳性能的提升效果不如碳纤维显著。
此外，纤维与基体之间的界面结合强度若不够理想，在循环载荷作用下容易发生脱粘，从而加速疲劳裂纹的萌生和扩展。
其次，制造工艺对聚合物基复合材料的疲劳性能也有不可忽视的影响。
不同的成型方法，如手糊成型、喷射成型、模压成型、缠绕成型等，会导致复合材料内部的孔隙率、纤维分布均匀性等存在差异。
孔隙的存在会成为应力集中点，降低材料的疲劳寿命；而纤维分布不均匀则会导致局部强度薄弱，容易引发疲劳裂纹。
因此，优化制造工艺，减少内部缺陷，提高纤维分布的均匀性，对于改善复合材料的疲劳性能具有重要意义。
载荷条件同样是影响聚合物基复合材料疲劳性能的关键因素。
循环载荷的频率、幅值、波形以及加载方式等都会对疲劳寿命产生影响。
一般来说，高频率的循环载荷会使材料内部的热量积聚加快，加速材料的老化和损伤，从而降低疲劳寿命；而较大的载荷幅值则会使材料在较短的循环次数内就达到疲劳极限。
此外，拉伸压缩循环载荷相较于单纯的拉伸或压缩载荷，对材料的损伤更为严重，因为在拉伸压缩转换过程中，材料内部会产生更大的应力变化。
复合材料疲劳性能的实验研究
复合材料疲劳性能的实验研究在现代工程领域中，复合材料因其卓越的性能而备受关注。
复合材料具有高强度、高刚度、良好的耐腐蚀性等优点，广泛应用于航空航天、汽车、船舶等众多领域。
然而，在实际应用中，复合材料往往会承受循环载荷的作用，其疲劳性能就成为了一个至关重要的研究课题。
复合材料的疲劳性能不同于传统材料，它受到多种因素的影响。
首先，复合材料的组分和微观结构对疲劳性能有着显著的影响。
例如，增强纤维的类型、含量、分布以及基体的性能都会改变复合材料的疲劳行为。
其次，制造工艺也会对其疲劳性能产生作用。
不同的成型方法可能导致复合材料内部存在不同程度的缺陷和残余应力，从而影响其疲劳寿命。
为了深入研究复合材料的疲劳性能，我们进行了一系列精心设计的实验。
实验中，选用了常见的碳纤维增强环氧树脂基复合材料作为研究对象。
首先，对试样进行了严格的制备和预处理，以确保实验结果的准确性和可靠性。
在疲劳实验中，采用了先进的疲劳试验机，并设定了不同的加载频率、应力幅和应力比等参数。
通过控制这些参数，可以模拟复合材料在实际使用中所面临的各种疲劳工况。
在实验过程中，利用高精度的传感器实时监测试样的应变、位移等参数，并将数据传输至计算机进行存储和分析。
经过大量的实验数据积累和分析，我们发现了一些有趣的现象和规律。
首先，随着应力幅的增加，复合材料的疲劳寿命明显缩短。
这是因为较大的应力幅会导致材料内部的损伤更快地累积和扩展。
其次，加载频率对疲劳寿命也有一定的影响。
在较低的加载频率下，复合材料有更多的时间进行能量耗散和损伤修复，从而表现出相对较长的疲劳寿命。
进一步对疲劳失效后的试样进行微观分析发现，疲劳裂纹的萌生和扩展机制非常复杂。
在纤维与基体的界面处，由于应力集中容易产生微裂纹。
这些微裂纹会随着循环载荷的作用逐渐扩展，最终导致材料的失效。
此外，纤维的断裂、基体的开裂以及纤维与基体的脱粘等现象也在疲劳失效过程中起到了重要的作用。
通过对复合材料疲劳性能的实验研究，我们不仅深入了解了其疲劳行为的规律和机制，还为复合材料的设计和应用提供了重要的依据。
高回弹泡沫的耐疲劳性能研究
高回弹泡沫的耐疲劳性能研究黄旭王海迎赵怡高庆春（北京科聚化工新材料有限公司北京102200）摘要：本文对聚氨酯高回弹泡沫的静态和动态疲劳性能进行了研究,对比了不同异氰酸酯体系对泡沫疲劳性能的影响,并对产生影响的原因做了初步探讨。
关键词：高回弹泡沫；静态疲劳；动态疲劳；异氰酸酯1.前言软质泡沫聚合材料已有了数十年的发展历史,用途广阔,最主要是用于家具和运输工具的座椅垫料。
对于需要在应力作用下长时间地反复震动的汽车坐垫来讲，疲劳性能是检验其耐久性的一个重要指标，也是各个汽车OEM要求的一项重要物理性能指标[1]。
其评价方法主要有厚度损失和硬度损失，不同厂家的疲劳方法和测试项目略有不同，但基本与ISO 3385和ASTM D3574的方法类似。
ISO 3385规定的疲劳测试为：恒定应力750±20N下，连续重击压缩80000次，平均每分钟70±5次，测试项目包括：硬度损失和厚度损失。
ASTM D3574规定的疲劳测试还包括了静态疲劳的测试即在恒温恒湿下的压缩变形测试，从静态和动态两方面更为全面的表征泡沫的耐久性能。
目前国内外大部分的汽车主机厂对座椅泡沫提出了耐久性能尤其是动态疲劳性能的要求，如下表所示[2]：表1 部分汽车主机厂的泡沫疲劳性能要求ISO 3385测试后福特公司通用公司本田公司丰田公司厚度损失≤/% 5 4-6 5 5 40%压陷硬度损失≤/% 25 15-30 15-30 15-25 影响高回弹泡沫疲劳性能的因素很多，其中包括异氰酸酯组分[3]。
本工作对比了不同异氰酸酯体系——改性MDI、MT和TM体系对泡沫疲劳性能的影响，从静态和动态疲劳两方面来表征泡沫耐久性能，并对泡沫疲劳的机理进行了初步探讨。
2.实验部分2.1 实验原料聚醚多元醇,羟值为35 mgKOH /g；聚合物多元醇,羟值为28 mgKOH /g,天津石化三厂；改性MDI WANNATE 8001, WANNATE 8223，WANNATE 7025与聚合MDI PM200，NCO质量分数分别为29.3%, 32.4%，36.0%，31.2%，烟台万华聚氨酯股份有限公司；TDI 80，NCO质量分数为48.3%，拜耳公司；另外采用了醇胺类交联剂、B8715 硅油和胺类催化剂等。
塑料的抗疲劳性与使用寿命研究
塑料的抗疲劳性与使用寿命研究随着塑料制品在日常生活和工业领域中的广泛应用，对塑料的性能和使用寿命的研究变得越来越重要。
其中一项关键性能指标就是塑料的抗疲劳性，也即材料在长时间循环加载下不会产生破损或失效的能力。
本文将对塑料的抗疲劳性与使用寿命进行研究，并探讨其相关的因素。
1. 塑料的抗疲劳性概述塑料材料具有较好的抗疲劳性能，其原因在于其分子链结构比较松散，使其能够在受到外力作用下发生一定的变形，从而减轻外力的作用。
相比于金属材料等其他材料，塑料的抗疲劳性通常更强，并且其疲劳寿命更长。
2. 影响塑料疲劳寿命的因素(1) 材料本身特性：不同类型的塑料具有不同的疲劳寿命。
一些塑料材料具有较高的耐疲劳性能，如聚酰亚胺、聚苯乙烯等，而一些塑料材料则较为脆弱，容易疲劳破损。
(2) 加工工艺：塑料制品的加工工艺与使用寿命密切相关。
不良的加工工艺可能导致材料内部存在结构缺陷或应力集中等问题，从而降低了塑料制品的抗疲劳性能。
(3) 外界环境条件：外界环境因素如温度、湿度、紫外线辐射等也会影响塑料的抗疲劳性能。
高温、高湿度等恶劣环境条件下，塑料的疲劳寿命往往会大幅缩短。
(4) 外加应力：外加应力是影响塑料疲劳寿命的重要因素。
较高的应力作用下，塑料的抗疲劳性能会大幅下降，从而导致更短的使用寿命。
3. 塑料使用寿命预测与评估为了提前评估塑料制品的使用寿命，科学的预测与评估方法势必需要应用到工程实践中。
目前常用的方法包括有限元分析、寿命试验等。
有限元分析方法通过建立塑料制品的数值模型，模拟其在不同外载荷下的变形和疲劳失效情况，从而评估塑料制品的使用寿命。
寿命试验则通过在实际使用条件下对塑料制品进行长时间疲劳加载，记录其疲劳失效时间，进而评估其使用寿命。
这些方法的应用有效地提高了塑料制品的设计与使用效果。
4. 塑料抗疲劳性的改进方法针对塑料的抗疲劳性能，研究人员提出了一系列改进措施，以提高塑料材料的使用寿命。
包括材料配方的优化、添加增韧剂、加工工艺的改进等。
塑料的疲劳寿命与耐久性评估
塑料的疲劳寿命与耐久性评估塑料材料在现代工业中广泛应用，而其疲劳寿命和耐久性评估是决定塑料产品可靠性和使用寿命的重要因素。
本文将探讨塑料材料疲劳寿命与耐久性评估的相关内容。
1. 概述塑料材料由于具备轻质、耐腐蚀、制造性能好等优势，被广泛应用于汽车、航空航天、电子等领域。
然而，由于实际工作条件的不同，塑料材料往往需要承受各种外部力的作用，例如拉伸、压缩、弯曲等。
因此，了解塑料材料的疲劳寿命和耐久性评估是至关重要的。
2. 疲劳寿命评估塑料材料在受到周期应力作用时，会逐渐发生裂纹、断裂等损伤，这就是所谓的疲劳破坏。
评估塑料材料的疲劳寿命需要考虑以下因素：2.1 应力水平疲劳寿命与塑料材料所受的应力水平密切相关。
在设计和工程实践中，需要准确估计塑料材料所受的应力水平，并将其与疲劳曲线进行比较，以确定塑料材料的疲劳寿命。
2.2 疲劳曲线每种塑料材料都有其对应的疲劳曲线，用于描述塑料材料在周期应力下的破坏特性。
通过实验测试和数学模型计算，可以得到塑料材料的疲劳曲线，并应用于疲劳寿命评估中。
2.3 环境条件塑料材料的疲劳寿命受环境条件的影响。
例如，温度、湿度、化学介质等都会对塑料材料的疲劳性能产生影响。
因此，在进行疲劳寿命评估时，需要综合考虑环境条件对塑料材料的影响。
3. 耐久性评估在实际使用中，塑料材料需要经受各种力的作用，并承受长时间的使用。
因此，耐久性评估对于确保塑料产品的可靠性和长寿命至关重要。
3.1 力学性能测试通过对塑料材料进行拉伸、压缩、弯曲等力学性能测试，可以评估其在受到外力作用下的强度、韧性、刚度等性能。
这些测试结果可以用于预测塑料材料在实际工作条件下的耐久性能。
3.2 加速老化试验为了更快速地评估塑料材料的耐久性能，可以进行加速老化试验。
通过模拟和放大实际使用条件，对塑料材料进行长时间的疲劳加载，以评估其耐久性能。
3.3 外部因素考虑在耐久性评估中，还需要考虑到外部因素对塑料材料的影响。
例如，紫外线辐射、化学药品侵蚀、湿度等因素都可能对塑料材料的耐久性能造成影响。
最新聚氨酯分子结构与性能的关系
聚氨酯分子结构与性能的关系聚氨酯由长链段原料与短链段原料聚合而成，是一种嵌段聚合物。
一般长链二元醇构成软段，而硬段则是由多异氰酸酯和扩链剂构成。
软段和硬段种类影响着材料的软硬程度、强度等性能。
2.3.1 影响性能的基本因素聚氨酯制品品种繁多、形态各异，影响各种聚氨酯制品性能的因素很多，这些因素之间相互有一定的联系。
对于聚氨酯弹性体材料、泡沫塑料，性能的决定因素各不相同，但有一些共性。
2.3.1.1 基团的内聚能聚氨酯材料大多由聚酯、聚醚等长链多元醇与多异氰酸酯、扩链剂或交联剂反应而制成。
聚氨酯的性能与其分子结构有关，而基团是分子的基本组成成分。
通常，聚合物的各种性能，如力学强度、结晶度等与基团的内聚能大小有关。
聚氨酯分子中，除含有氨基甲酸酯基团外，不同的聚氨酯制品中还有酯基、醚基、脲基、脲基甲酸酯基、缩二脲、芳环及脂链等基团中的一种或多种。
各基团对分子内引力的影响可用组分中各不同基团的内聚能表示，有关基团的内聚能（摩尔内能）见表2-11。
酯基的内聚能高，极性强。
因此聚酯型聚氨酯的强度高于聚醚型和聚烯烃型，聚氨酯-脲的内聚力、粘附性及软化点比聚氨酯的高。
聚氨酯材料的结晶性、相分离程度等与大分子之间和分子内的吸引力有关，这些与组成聚氨酯的软段及硬段种类有关，也即与基团种类及密集程度有关。
2.3.1.2 氢键氢键存在于含电负性较强的氮原子、氧原子的基团和含H原子的基团之间，与基团内聚能大小有关，硬段的氨基甲酸酯或脲基的极性强，氢键多存在于硬段之间。
据报道，聚氨酯中的多种基团的亚胺基（NH）大部分能形成氢键，而其中大部分是NH与硬段中的羰基形成的，小部分与软段中的醚氧基或酯羰基之间形成的。
与分子内化学键的键合力相比，氢键是一种物理吸引力，极性链段的紧密排列促使氢键形成；在较高温度时，链段接受能量而活动，氢键消失。
氢键起物理交联作用，它可使聚氨酯弹性体具有较高的强度、耐磨性。
氢键越多，分子间作用力越强，材料的强度越高。
硬质聚氨酯泡沫的特点
聚氨酯硬泡喷涂硬质聚氨酯泡沫本身的特点：轻质、隔热、保温、防水、防火、防腐、耐磨性、耐油性、耐疲劳性、抗震动性及极强粘结力。
聚氨酯硬泡材料的主要特点：聚氨酯硬泡喷涂是聚氨酯两种黑白料液体采用高压（大于10Mpa）无气喷涂机，混合式高速旋转及剧烈撞击在枪口上形成均匀细小雾状点滴喷涂物体表面，几秒内产生无数微小的相连但独立的封闭泡孔结构，整个屋面形成无缝的渗透深的粘接牢固的保温防水层，充分的雾化成封闭泡孔结构确保了高标准的聚氨酯硬泡现场施工质量。
聚氨酯的主要特点总结如下：（1）聚氨酯硬微小泡体闭孔率≥95%,吸水率≤１％，节能、隔热效果好。
聚氨酯硬泡体是高密度闭孔的泡沫化合物，导热系数≤mk，节能效果好。
聚氨酯硬泡体的抗压强度≥100Kpa，还可以根据实际情况加大抗压强度到600Kpa以上，满足了工程的各种不同要求。
（2）聚氨酯硬泡体直接喷涂于屋面层，系反应物料受压力作用,通过喷枪形成混合物直接发泡成型,液体物料具有流动性、渗透性，可进入到屋面基层空隙中发泡，与基层牢固地粘合并起到密封空隙的作用。
其粘结强度超过聚氨酯硬泡体本身的撕裂强度，从而使硬泡层与屋面基层成为一体，不易发生脱层，避免了屋面水沿层面缝隙渗透。
聚氨酯硬泡体能够与木材、金属、砖石、混凝土等各种材料牢固粘结。
（3）具有很强的抗渗透能力，通过机械化施工，可在屋面形成无接缝连续壳体。
（4）重量轻、大大减低屋面荷载聚氨酯硬泡体70mm代替了传统做法中的防水层、保温层及其中间的找平层等，且70mm 厚的聚氨酯硬泡体每平米重量约为，大大降低屋面荷载，适合各种复杂的屋面。
（5）现场喷涂施工，整体性好，即使局部破坏，也不会串水，易查找漏点，易修补（6）施工简便迅速，施工方便，施工效率高，单班组日喷涂量可达到500-800㎡简化了屋面整体的施工工艺。
（7）耐久性好，聚氨酯性能稳定，抗老化能力差，已用工程总结和研究表明，其使用年限可达25年以上，并且不含甲醛。
动力系统的材料疲劳性能研究
动力系统的材料疲劳性能研究在现代工程领域中，动力系统的可靠性和耐久性是至关重要的。
而材料的疲劳性能则是影响动力系统长期稳定运行的关键因素之一。
材料在循环载荷作用下，经过一定次数的应力应变循环后，可能会发生疲劳失效，这对动力系统的安全运行构成了严重威胁。
因此，深入研究动力系统中材料的疲劳性能具有极其重要的意义。
材料疲劳性能的研究涉及多个方面，包括疲劳裂纹的萌生、扩展机制，疲劳寿命的预测方法，以及影响疲劳性能的各种因素等。
疲劳裂纹的萌生通常发生在材料的微观结构缺陷处，如夹杂物、晶界、位错等。
这些缺陷在循环载荷的作用下，会导致局部应力集中，从而引发裂纹的形成。
一旦裂纹萌生，它会在后续的循环载荷作用下逐渐扩展。
疲劳裂纹的扩展可以分为两个阶段：第一阶段是裂纹在微观尺度上的缓慢扩展，其扩展速度较慢；第二阶段是裂纹在宏观尺度上的快速扩展，直到材料最终断裂。
为了准确预测材料的疲劳寿命，科学家们提出了多种方法。
其中，基于应力寿命（SN）曲线的方法是最为常用的之一。
通过对大量试验数据的统计分析，建立材料在不同应力水平下的疲劳寿命曲线，从而可以根据实际工作应力来预测材料的疲劳寿命。
然而，这种方法往往忽略了材料微观结构和加载条件的影响，导致预测结果存在一定的误差。
近年来，随着计算机技术的发展，基于损伤力学和有限元分析的疲劳寿命预测方法逐渐得到了广泛应用。
这些方法可以考虑材料的微观结构、加载历程、环境因素等多种因素的影响，从而提高了疲劳寿命预测的准确性。
影响材料疲劳性能的因素众多，其中材料的化学成分、微观组织、表面状态以及工作环境等都起着重要的作用。
材料的化学成分决定了其基本的力学性能和抗疲劳性能。
例如，一些合金元素的添加可以提高材料的强度和韧性，从而改善其疲劳性能。
微观组织对材料疲劳性能的影响也不容忽视。
细小均匀的晶粒结构可以减少应力集中，提高材料的疲劳强度。
此外，材料的表面状态也会对疲劳性能产生显著影响。
表面粗糙度越大，越容易产生应力集中，从而降低材料的疲劳寿命。
塑料的抗疲劳性与耐久性研究
塑料的抗疲劳性与耐久性研究塑料材料在现代工业中起着至关重要的作用。
然而，随着使用时间的增加，塑料制品普遍存在着疲劳和老化问题。
因此，研究塑料的抗疲劳性和耐久性成为一项重要的任务。
一、塑料的抗疲劳性塑料的抗疲劳性是指材料在受到交变或周期性载荷作用下，保持原始性能的能力。
塑料的抗疲劳性与其分子链结构和物理性质密切相关。
常见的增强塑料例如碳纤维增强塑料（CFRP）具有较高的抗疲劳性能，可应用于航空航天等领域。
而一些普通塑料如聚乙烯和聚丙烯的抗疲劳性较差。
在研究塑料的抗疲劳性时，需要考虑载荷应力、应变、频率、温度等因素，并进行相关的试验和测试。
二、塑料的耐久性塑料的耐久性是指材料在长时间使用过程中能够保持其性能不受损害的能力。
塑料的耐久性与其分子结构、成型工艺、添加剂等因素密切相关。
一些塑料制品如建筑材料、汽车部件等需要具备较高的耐久性以应对各种环境和负荷条件。
常用的评估塑料耐久性的指标有强度保留率、断裂伸长率保留率、变形保留率等。
通过对塑料材料的耐久性进行研究，可以提高其使用寿命和可靠性。
三、提高塑料的抗疲劳性与耐久性的方法1. 塑料配方优化：通过合理选择塑料配方中的基体树脂、增强材料和添加剂等，可以改善其抗疲劳性和耐久性。
添加适量的增强材料如纤维增强剂可以增加材料的强度和韧性，提高其抗疲劳性。
同时，选择合适的添加剂如抗氧剂、阻燃剂等能够延缓塑料的老化过程，提高其耐久性。
2. 材料改性：通过对塑料材料进行改性，可以改善其抗疲劳性和耐久性。
常见的改性方法有填充改性、交联改性、共混改性等。
例如，通过填充材料如纳米粒子的添加，可以提高塑料的强度和硬度，从而增强其抗疲劳性。
3. 加工工艺优化：在塑料制品的加工过程中，通过优化工艺参数如温度、压力、速度等，可以改善塑料的结晶结构和分子链排列。
优化后的加工工艺能够提高塑料制品的抗疲劳性和耐久性。
4. 表面处理：表面处理是提高塑料抗疲劳性和耐久性的有效方法之一。
通过表面处理如刮研、辐照、喷幕等，可以去除塑料表面的缺陷和污染物，提高其耐久性。
聚氨酯的微相分离结构调控、性能和应用
聚氨酯的微相分离结构调控、性能和应用一、本文概述聚氨酯（Polyurethane，PU）作为一种重要的高分子材料，以其独特的微相分离结构和优异的性能，在各个领域中都得到了广泛的应用。
本文旨在探讨聚氨酯的微相分离结构调控、性能及其在各种实际应用中的表现。
我们将首先概述聚氨酯的基本结构和微相分离现象，然后深入探讨调控微相分离结构的方法和手段，接着分析这种调控对聚氨酯性能的影响，并最后展望聚氨酯在各种实际应用中的潜力和挑战。
通过本文的阐述，我们期望能够为聚氨酯的进一步研究与应用提供有益的参考和指导。
二、聚氨酯微相分离结构的基础理论聚氨酯（PU）是一种由异氰酸酯与多元醇反应生成的聚合物，因其独特的结构和性能，在多个领域有广泛的应用。
而聚氨酯的微相分离结构，指的是在聚氨酯中，硬段和软段在分子水平上的分离，这种分离不仅影响聚氨酯的宏观性能，还对其应用产生深远影响。
因此，调控聚氨酯的微相分离结构，对于优化其性能，拓展其应用领域具有重要意义。
微相分离结构的基础理论主要基于软硬段的相容性和相互作用。
在聚氨酯中，硬段主要由异氰酸酯和扩链剂组成，具有较高的内聚能和玻璃化转变温度，赋予聚氨酯强度、硬度、模量等物理性能。
而软段则主要由多元醇组成，具有较低的玻璃化转变温度，赋予聚氨酯柔韧性、耐低温性能等。
软硬段的相容性主要取决于其化学结构、分子量、分子链的极性等因素。
当软硬段之间的相容性较差时，聚氨酯在固化过程中会发生微相分离，形成硬段和软段分别聚集的微观结构。
这种微相分离结构可以显著提高聚氨酯的力学性能和耐热性能，但同时也可能影响其耐低温性能和加工性能。
因此，通过调控聚氨酯的合成条件，如原料种类、配比、反应温度、时间等，可以实现对微相分离结构的调控。
例如，改变硬段和软段的比例，可以影响微相分离的程度和形态；选择不同的扩链剂，可以改变硬段的长度和刚性，从而影响微相分离的结构和性能。
聚氨酯的微相分离结构是其性能和应用的重要影响因素。
高分子材料的蠕变与疲劳性能研究
高分子材料的蠕变与疲劳性能研究随着科技的发展，高分子材料在各个领域中的应用日益广泛，其独特的性能使其成为工程设计和材料工业中的重要组成部分。
然而，随着时间的推移和应力作用，高分子材料可能会出现蠕变和疲劳失效的问题，这对其可靠性和使用寿命产生了不可忽视的影响。
高分子材料的蠕变性能是指在长时间持续加载情况下材料发生的时间依赖性形变。
在高温环境中，高分子材料的分子链会逐渐发生位移并产生形变，这就是材料的蠕变。
蠕变在实际工程设计和生产中必须加以考虑，因为长时间的持续加载可能会导致结构的形变失效。
研究蠕变行为的目的是为了预测和控制材料在不同应力和温度条件下的蠕变变形，并提供材料选择和设计的依据。
另一方面，高分子材料的疲劳性能是指在交变加载下材料发生的循环应力导致的疲劳破坏。
与蠕变不同，疲劳是由于交变荷载导致的循环应力而引起的。
当材料在一定的应力水平下进行循环加载时，应力集中会引起材料内部的微破坏和裂纹扩展，最终导致疲劳失效。
因此，研究高分子材料的疲劳性能对于确保材料的可靠性和使用寿命具有重要意义。
为了研究高分子材料的蠕变与疲劳性能，科学家们采用了许多方法和技术。
首先，可以通过应变-时间曲线来描述材料的蠕变行为。
蠕变速率是一个重要的指标，它是材料蠕变应变随时间变化的斜率。
其次，可以使用试样压缩或拉伸测试来评估材料的疲劳性能。
在这些测试中，将试样在不同的应力水平下循环加载并记录其应变或应力与循环次数的关系，以确定材料的疲劳寿命。
此外，还可以借助分子力学模拟和数值模拟方法对高分子材料的蠕变和疲劳行为进行预测和分析。
近年来，随着纳米材料的兴起，高分子材料的蠕变与疲劳性能研究也得到了进一步的发展。
纳米材料的加入可以通过增强高分子材料的力学性能来改善其蠕变和疲劳性能。
例如，通过将碳纳米管添加到聚合物基体中，可以大大提高材料的强度和刚度，从而减缓了蠕变和疲劳失效的发生。
此外，还可以利用纳米颗粒在高分子链中的分散和限制效应来改善材料的蠕变和疲劳性能。
聚氨酯弹性体耐疲劳性能的测试方法研究
聚氨酯弹性体耐疲劳性能的测试方法研究聚氨酯弹性体是一种非常重要的材料，它具有优越的弹性和耐磨损性能，被广泛应用于汽车、建筑、家具、鞋材等领域。
然而，随着人们对材料性能要求的提高，聚氨酯弹性体的耐疲劳性能也愈发受到重视。
本文将从测试方法出发，探讨聚氨酯弹性体的耐疲劳性能研究。
一、背景聚氨酯弹性体由于其成分和结构的不同，在弹性、硬度、耐磨性等方面表现出不同的性能。
其中，弹性是其最主要的性能之一。
弹性体材料的耐疲劳性能是指其在长期经历重复的应力变化下，材料仍能保持其初步的性能，不会产生塑性变形或者损坏。
而聚氨酯弹性体的应用领域一般都需要其在长期的使用过程中能够保证耐疲劳性能。
因此，聚氨酯弹性体的耐疲劳性能的测试方法就成为了一个非常重要的研究课题。
二、现有测试方法在目前的聚氨酯弹性体疲劳试验中，常用的测试方法有：拉伸试验、剪切试验和弯曲试验。
其中，拉伸试验是最为常见的一种测试方法，通过拉力机对聚氨酯弹性体进行拉伸，以观察材料在重复的拉伸力作用下是否会发生变化。
拉伸试验相对简单，适用于大部分聚氨酯弹性体的耐疲劳性能测试。
剪切试验则是通过结构设计制作出聚氨酯弹性体材料，并通过更改材料的套筒或接口的数量来模拟实际使用条件下的疲劳过程，观察试件是否在疲劳周期中发生疲劳破坏和失效的情况。
弯曲试验相对复杂，其主要是通过使用动态弯曲机对聚氨酯弹性体材料进行弯曲试验，观测其在长期的弯曲下的弯曲变形和疲劳性能表现。
这种测试方法不仅需要相应的测试设备，而且需要专业的技术人员进行操作和数据分析。
三、改进测试方法虽然现有测试方法可以对聚氨酯弹性体材料的耐疲劳性能进行一定程度的测试，但是这些方法还有一些缺陷。
首先，这些测试方法对测试环境、测试仪器等设备的要求较高，测试过程比较复杂，且存在不确定因素。
其次，这些测试方法很难实现真实的模拟测试环境，一些应用特定条件下的疲劳测试很难实现。
因此，这些常用测试方法存在一些缺陷和不足。
近年来，有研究人员尝试通过使用有限元软件对聚氨酯弹性体材料的耐疲劳性进行测试。
机械设计中的材料疲劳性能研究
机械设计中的材料疲劳性能研究材料疲劳性能是机械设计中一个重要的研究方向，它对于保证机械设备的安全可靠运行具有重要意义。
疲劳是指在循环载荷下，材料在应力水平远远低于其屈服强度的情况下会发生破裂的现象。
因此，准确评估材料的疲劳性能，对于提高机械设备的使用寿命和安全性具有重要影响。
一、材料疲劳的基本概念与过程材料疲劳是由应力的交变引起的，也就是机械元件在交变载荷作用下所产生的疲劳破坏。
在材料的应力-应变曲线中，材料在应力达到屈服强度之前发生塑性变形，当塑性变形较大时，疲劳寿命会明显缩短。
材料的疲劳损伤通常通过疲劳寿命、疲劳极限等参数来评价。
材料的疲劳过程可分为初期导致损伤的裂纹形成阶段、裂纹扩展阶段和极限破坏阶段。
在初期阶段，由于应力的集中和应力的交变，材料表面会出现微小的裂纹。
随着时间的推移，这些裂纹会扩展并蔓延到整个材料构件中。
最终，在材料失去足够强度以支持承载时，裂纹会发展至极限，造成材料的完全破坏。
二、材料疲劳性能的评估方法为了准确评估材料的疲劳性能，科学家和工程师们发展了多种方法和实验技术。
其中之一是应力-寿命曲线（SN曲线）的绘制。
这种方法通过在特定应力水平下进行一系列循环载荷实验，并记录下载荷循环次数和材料失效的寿命，然后将这些数据绘制成曲线。
通过分析SN曲线的特征，可以得出材料的疲劳行为和疲劳寿命。
另一种常用的评估方法是通过振动试验机进行振动疲劳实验。
在这种实验中，机械零件会受到往复振动的作用，模拟实际工作条件下的循环载荷。
通过记录载荷的振幅、频率和循环次数，可以评估材料的疲劳性能，并估计其寿命。
三、材料疲劳性能的影响因素材料的疲劳性能受多种因素的影响。
首先是材料的物理和力学性质，如强度、硬度、韧性等。
这些性质直接决定了材料在循环载荷下的承载能力和耐久性。
此外，材料的微观结构和组织对疲劳性能也有重要影响。
晶格缺陷、晶粒尺寸和晶体取向等因素都可能导致材料在疲劳过程中的损坏和破坏。
除了材料本身的性质外，外部环境和工作条件也会对材料的疲劳性能产生影响。
热处理工艺与材料疲劳性能的研究与改进
热处理工艺与材料疲劳性能的研究与改进热处理工艺是一种通过改变材料的力学性质和组织结构来提高材料性能的方法。
而材料的疲劳性能则是指材料在循环加载或应力变化下的耐久性能。
研究和改进热处理工艺与材料疲劳性能之间的关系，对于提高材料的使用寿命和安全性具有重要意义。
材料的疲劳性能与其组织结构和力学性质密切相关。
热处理工艺可以通过改变材料的晶粒尺寸、相变组织和残余应力等方式，来改善材料的疲劳性能。
例如，采用热处理工艺可以使材料的晶粒细化，从而提高材料的强度和延展性。
另外，通过合理的热处理工艺可以调整材料的残余应力分布，减小应力集中和裂纹的形成倾向，从而提高材料的疲劳寿命。
研究热处理工艺与材料疲劳性能的关系的一个重要方面是研究热处理工艺对材料显微组织和力学性质的影响。
例如，通过显微结构分析和力学性能测试可以了解热处理工艺对材料晶粒尺寸、相变组织和残余应力的影响程度。
通过对比分析，可以找到最佳的热处理工艺参数，以达到最佳的疲劳性能。
此外，还可以通过研究材料在不同热处理工艺下的疲劳性能，来寻找疲劳寿命和热处理工艺之间的关联规律。
改进热处理工艺与材料疲劳性能的方法主要包括以下几个方面。
首先，可以通过优化热处理工艺参数，如退火温度、保温时间和冷却速率等，来控制材料的组织结构和残余应力分布。
其次，可以尝试不同的热处理工艺，如淬火、回火、正火等，以获得最佳的材料性能。
第三，可以通过合金元素添加等方式改变材料的化学成分，从而调节材料的力学性质和疲劳性能。
最后，可以利用先进的材料表征和测试技术，如电子显微镜、X射线衍射和疲劳试验等，来全面评估热处理工艺的效果和材料的疲劳性能。
总之，热处理工艺与材料疲劳性能之间存在密切的关系。
通过研究和改进热处理工艺，可以有效地提高材料的疲劳性能，延长材料的使用寿命。
因此，进一步深入研究热处理工艺与材料疲劳性能的关系，对于提高材料的实际应用具有重要的意义。
热处理工艺与材料疲劳性能之间的关系涉及到材料的结构与力学性能的耦合效应。
ABS树脂的疲劳性能研究
ABS树脂的疲劳性能研究摘要：本文研究了ABS树脂材料在疲劳荷载条件下的性能表现。
通过疲劳试验，分析了ABS树脂在不同荷载频率、不同应力幅值和不同载荷次数下的疲劳损伤行为。
实验结果表明，ABS树脂的疲劳寿命受到荷载频率、应力幅值和载荷次数的影响，并且在疲劳过程中会出现疲劳裂纹的形成和扩展。
1. 引言ABS树脂是一种常用的工程塑料，具有良好的机械性能和耐化学性能，广泛应用于汽车、电子产品和家居用品等领域。
然而，在实际应用中，ABS树脂的疲劳性能成为一个重要的考虑因素。
了解ABS树脂在疲劳荷载下的性能变化，对于提高其使用寿命和安全性至关重要。
2. 实验方法本研究采用了一台疲劳试验机对ABS树脂样品进行疲劳试验。
试验过程中，根据不同的条件设置，包括荷载频率、应力幅值和载荷次数，记录样品受力变化和疲劳寿命。
3. 实验结果通过对ABS树脂疲劳试验的分析，得出以下几点结论：3.1 荷载频率对疲劳寿命的影响疲劳试验中，改变荷载频率对ABS树脂的疲劳寿命产生了显著影响。
随着荷载频率的增加，ABS树脂的疲劳寿命逐渐降低。
这是由于高频荷载下，树脂分子链易于受到疲劳损伤，导致材料失效。
3.2 应力幅值对疲劳寿命的影响应力幅值是指材料在疲劳加载过程中的应力变化范围。
实验结果显示，应力幅值对ABS树脂疲劳寿命的影响较大。
较高的应力幅值会加速材料的疲劳损伤，导致寿命减少。
3.3 载荷次数对疲劳寿命的影响载荷次数表示在一次疲劳试验中重复加载的次数。
实验结果表明，在相同的荷载条件下，ABS树脂的疲劳寿命随着载荷次数的增加而减少。
这是由于载荷次数的增加会导致树脂材料发生累积损伤，从而降低了疲劳寿命。
4. 疲劳损伤行为通过对ABS树脂样品的显微观察和断口分析，得出了以下几点结论：4.1 疲劳裂纹的形成在疲劳荷载条件下，ABS树脂样品发生疲劳损伤的主要形式是疲劳裂纹的形成。
裂纹首先从材料的内部缺陷、夹杂物或表面缺陷处开始，随着加载次数的增加逐渐扩展。
塑料抗疲劳测试方法
塑料抗疲劳测试方法嘿，咱今儿就来聊聊塑料抗疲劳测试方法这档子事儿！你说塑料这玩意儿，咱生活里到处都是，那它的抗疲劳性能可得好好研究研究不是？咱就打个比方吧，就像咱人要是总干重活，时间长了也会累得不行，塑料也一样啊！那怎么知道它累不累呢，这就得靠那些专门的测试方法啦。
有一种方法呢，是反复让塑料承受一定的压力或者拉伸啥的，就跟咱不停地让它做运动似的。
看看它能坚持多久才开始出现问题。
这就好比让一个运动员一直跑啊跑，看他啥时候跑不动了。
然后通过观察它的变化，比如有没有裂缝啊，变形严不严重啊之类的，来判断它的抗疲劳程度。
还有啊，温度对塑料的抗疲劳性能也有很大影响呢！在不同温度下做测试，结果可能完全不一样。
就好像人在冷的时候和热的时候，体力也不一样嘛。
另外呢，测试的时间长短也很关键呀！不能就测那么一小会儿就下结论，得长时间观察它的表现。
这就跟考验一个人的耐力一样，得看他能不能长时间保持良好状态。
你想想看，如果咱用的塑料制品抗疲劳性能不好，那用着用着突然坏了，多闹心啊！所以这测试可太重要啦！而且不同种类的塑料，它们的抗疲劳性能也差别很大呢。
有些塑料特别结实耐用，能经得住很多次折腾；可有些就比较脆弱，稍微使点劲可能就不行了。
那怎么才能找到抗疲劳性能好的塑料呢？就得靠这些测试方法啦！通过这些方法，咱就能知道哪种塑料更适合咱的需求。
比如说，要是做个需要经常使用的东西，那肯定得找抗疲劳性能好的塑料呀，不然用不了多久就坏了，多浪费钱呀！咱再深入想想，这塑料的抗疲劳测试方法可不只是对生产者重要，对咱消费者也很重要啊！咱买东西的时候，要是知道这东西用的塑料抗疲劳性能好，那用起来也放心不是？总之呢，塑料抗疲劳测试方法可真是个大学问，它关系到我们生活中的方方面面。
咱得重视起来，这样才能让我们用到更好、更耐用的塑料制品呀！你说是不是这个理儿呢？。
UPVC疲劳与损伤性能的研究
UPVC疲劳与损伤性能的研究梁亚运;杨邦成;高启林;吴建余【摘要】参照金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法,采用材料疲劳试验机对硬聚氯乙烯材料进行了Ⅰ型疲劳裂纹的扩展速度及裂纹扩展机理的研究,测试得到了疲劳裂纹扩展长度下所对应的循环次数,进而用割线法得出da/dN,再与△K拟合得到疲劳裂纹扩展速率图.接着选取了4个典型的断面区域进行扫描电子显微镜拍照,得到了4种断面显微组织并进行断面形貌分析.%Based on the test method of fatigue crack growth rate of metallic materials,the fatigue crack growth rate and crack propagation mechanism of Type Ⅰ fatigue crack of rigid polyvinyl chloride (PVC) are investigated by the material fatigue testing machine.The numbers of cycles corresponding to fatigue crack length growth are recorded during the text.And da/ dN is obtain by the secant method.Then,it is fitted with △K to obtain fatigue crack growthrate.Finally,four typical cross section areas are selected for scanning electron microscope to get the microstructures of 4 kinds of sections and analyze the section morphology.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2017(036)006【总页数】4页(P172-175)【关键词】硬聚氯乙烯;疲劳损伤;裂纹扩展速率;断面显微组织【作者】梁亚运;杨邦成;高启林;吴建余【作者单位】昆明理工大学建筑工程学院,昆明650500;昆明理工大学建筑工程学院,昆明650500;昆明理工大学建筑工程学院,昆明650500;昆明理工大学建筑工程学院,昆明650500【正文语种】中文【中图分类】TQ325.3UPVC又称硬PVC（Unplasticized Polyvinyl Chloride），它是用PVC树脂作为主要原材料,在其中添加润滑剂、稳定剂等后再加热,在制管机中挤压成不同压力等级和各种规格型号的硬质管材。
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ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｔｅｓｔｓ ａｎｄ ｆａｔｉｇｕｅ ｔｅｓｔｓ．Ｓｅｖｅｒａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｔｈａｔ ｖａｌｕａｂｌｅ ｔｏ ｐｒａｃｔｉｃｅｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｄｒａｗｎ ｂｙ ａｎａ—
水平达到某个点时，其疲劳寿命就会急剧降低， 分析后认为，在此应力水平下的加载次数之所以 急剧降低，是因为材料内部有部分泡沫塑料的胞 体‘７１，而这些胞体的几何空间受压减小而引起材 料的塑性变形，同时几何尺寸减小引起了聚氨脂
Ｖｏｉ．２６增刊
汪勇等：聚氨酯泡沫塑料的疲劳性能研究
·８３·
泡沫塑料材料的表观密度的增加，导致强度的提 高．因此在交变载荷的作用下材料在承受数百次 的交变载荷后又产生新的刚度降，此时在聚氨脂 泡沫塑料的内部又有部分泡沫产生新的塑性变 形，重复上述过程，直到材料的塑性变形达到规 定的值，即材料疲劳破坏为止．
２试验
如何确定疲劳试验的应力水平是缩短试验 周期和节约经费开支的关键．具体做法是试验前 对聚氨酯泡沫塑料的力学性能进行测试【３巧】，根 据所测的应力一应变曲线来确定疲劳试验的应 力水平并采用降载法由高应力水平到底应力水 平进行试验．试验条件为：Ｒ＝０．１，以１０６作为疲 劳极限，每组试验件为５件，并对试件的几何尺 寸进行精确测量；疲劳载荷为等幅、压一压载荷； 疲劳破坏的判据是以材料的刚度降来判定的．试 验夹具及试验方法根据ＧＢ／Ｔ ８８１３．８８硬质泡沫 塑料压缩试验方法和美国ＡＳＴＭ标准执行． ２．１压缩性能试验
荷不变的条件下塑性变形达到１０％作为试件的 疲劳破坏判据．试验环境条件为室内常温．等幅 载荷，尺＝０．１，应力水平见表２．先进行第１组试 验件的试验，根据试验结果确定其他４组试验的 应力水平．第ｌ组５件试件均加载１００万次卸载 后没有明显的塑性变形，因此将第２组试验的应 力水平增大，由表２的数据可见５件试件均加载 １００万次卸载后仍然没有明显的塑性变形，因此 为了缩短试验周期和节约经费开支，先进行了第 ５组试验，在此应力水平下试验件疲劳寿命只有 数千次，下降的很快．为考查其原因，将应力水 平调整为第４组、第３组依次进行试验，疲劳寿 命提高仍不明显．经初步分析认为该材料在一定 的应力水平范围内其疲劳寿命是大于１００万次 的，而当应力水平一旦高于某一应力时，其疲劳 寿命将非常迅速的降低． ２．３试验结果与分析
聚氨酯泡沫塑料【１’２】在人们日常生活中已得 到广泛的应用．由于聚氨酯泡沫塑料材料的一些 特殊力学性能，它作为一种新型的结构材料在航 空和航天等领域中得到越来越多的应用．当这类 多孔质轻的材料在一些重要结构中用于承载和 减振时，它的力学性能和疲劳性能对结构的可靠 性、安全性有着至关重要的意义，因此对它的疲 劳性能进行研究是十分必要的．
ｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｓｏｍｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｂｏｎｄｅｄ ｊｏｉｎｔｉｎｇ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｃｌａｍｐｓ ａｎｄ
ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅｓ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．
ＫＥＹ ＷｏＲＤＳ ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ ｆｏａｍ ｐｌａｓｔｉｃ；ｆａｔｉｇｕｅ ｔｅｓｔ；ｆａｔｉｇｕｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｐｌａｓｔｉｃ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ
中，提高材料表观密度，从而提高材料的强度， 影响试验结果的准确性．
（３）从表２中可以看出，该聚氨脂泡沫塑料 的疲劳极限很高，由材料的压缩曲线可知，应力 水平达到８０％０ｂ时已接近材料的名义屈服极限 嘞．２，可见，该材料在线弹性范围内的疲劳寿命均 超过１０６次：应力水平在７０％％和８０％ｏｂ时，循 环载荷作用１０６次后，测得材料的刚度（压缩模 量）并无明显变化；当应力水平超过８０％ｏｂ时， 材料进入弹塑性变形阶段，由于材料的屈服，压 缩变形量很快达到１０％，因此其疲劳寿命只有几 千次，测得的试验点过于密集．从表中还可以看 出，当应力水平超过材料的名义屈服极限时，测 量的疲劳寿命有一定的分散性，这主要是由于聚 氨脂泡沫材料的强度受密度影响很大，不同试件 的材料密度很难保持一致，因此各试件的实际屈 服极限和压缩强度具有一定的分散性，这种分散 性有望通过增加每个应力水平下的试验试件个 数来消除．
第２６卷增刊 ２００４年１０月
北 京科 技大 学 学 报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂｅｉｊｉｎｇ
Ｖ０１．２６ Ｓｕｐｐｌ． Ｏｃｔ．２００４
聚氨酯泡沫塑料的疲 劳性能研究
汪 勇 郭树祥 汤剑飞
南京航空航天大学航空宇航学院，南京２１００１６
Ｉ试验装置、试验夹具及试验件
试验在ＭＴＳ８１０．１３液压伺服万能材料试验 系统上进行的．夹具的具体情况见图Ｉ．试验件 的尺寸为５０ ｍｍｘ５０ ｍｍｘ２５ ｍｉｌｌ．
；
图１试验夹具示意图
所用聚氨酯泡沫塑料的平均密度为１５０ ｋｇ／ｍ３，试件均应无表皮，且在加工过程中不应改 变材料结构，试件表面应平整，无裂纹、无明显
通过上述试验得到５组疲劳试验的数据，经 整理、计算，其试验结果如表２和图３的Ｊ一万曲 线所示．
表２疲劳试验数据
由表２中的试验数据和图３的ｊ川曲线可见， 聚氨脂泡沫塑料材料的疲劳应力水平在≤０．８０瓯 时，疲劳寿命均大于１００万次，而在疲劳应力水 平＞０．８００ｂ时，聚氨脂泡沫塑料材料的疲劳寿命急 剧降低到只有数千次．由此可见，该材料在应力
４ ＡＳＴＭ Ｄ ｌ ６２ １．９４ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｃｏｒｎ． ｐｒｅｓｓｉｖｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｒｉｇｉｄ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｐｌａｓｔｉｃｓ【Ｓ】
５ ＧＢ／Ｔ ９６４１—８８硬质泡沫塑料拉伸性能试验方法【Ｓ】 ６ ＧＢ／Ｔ ８８１３－８８硬质泡沫塑料压缩试验方法［Ｓ】 ７卢子兴，田常津，谢若泽．硬质聚氨酯泡沫塑料压
图３￥－－·１曲线
３结果与讨论
聚氨脂泡沫塑料材料在压一压交变载荷作 用下，疲劳应力水平在≤０．８０Ｄｂ时疲劳寿命大于 １０６．同时，在绝大部分工程应用中，材料的实际 应用的应力水平不会大于此值，因此聚氨脂泡沫 塑料在应力水平≤０．８０瓯时无需考虑疲劳问题．
试验数据与试验结果表明： （１）本次实验只进行了试验件的几何尺寸的 测量，而未进行表观密度的测量，由于聚氨脂泡 沫塑料材料的表观密度具有一定的分散性，因而 由表观密度的误差能引起实验结果的误差．因 此，建议在实验中，不仅要测量试件的几何尺寸， 还需测量其表观密度． （２）在试验件的胶接过程中，应很好地控制 胶层的厚度及胶用量．当胶层厚且胶用量多时， 试验件的表观密度会引起变化，这是因为聚氨脂 泡沫塑料材料是一种多孔材料，胶液会浸润其
参考文献
１龚云表，石安富．合成树脂与塑料手册【Ｍ】．上海 科学技术出版社，１９９３
２方禹声，朱吕民．聚氨酯泡沫塑料．化学工业出版 社，１９９６年６月
３ ＡＳＴＭ Ｄ１６２３．７８ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｔｅｎｓｉｌｅ ａｎｄ Ｔｅｎｓｉｌｅ Ａｄｈｅｓｉｏｎ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｒｉｇｉｄ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｐｌａｓｔｉｃｓ【Ｓ】
取５件试验件进行压缩试验，根据ＧＢ／Ｔ ８８１３—８８和ＡＳＴＭ标准的要求加载并记录下载荷 一位移曲线．从表Ｉ的试验结果可见试验数据分 散性很小，压缩强度的标准偏差Ｓ＝０．１８９２ ＭＰａ， 压缩模量的标准偏差＆＝２．６６７４ ＭＰａ，因此认为 试验数据可满足试验标准要求的，完全可以依此
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北 京 科技 大 学 学 报
缩力学性能．材料研究学报，１９９８，８（５）：４５２
Ｆａｔｉｇｕｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ Ｆｏａｍ Ｐｌａｓｔｉｃ
ＷＡＮＧ Ｙｏｎｇ，ＧＵＯ Ｓｈｕｘｉａｎｇ，ＴＡＮＧ Ｊｉａｎｆｅｉ
Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮＵＡＡ Ｎａｎｊｉａｎ－Ｎａｎｊｉａｎ ２１００１６，Ｃｈｉｎａ
收稿日期２００４．ｏ卜１８
汪勇５２岁，高级工程师
杂质和加工损伤等缺陷．试验夹具由上下压板、 上下盖板、夹持杆、钢珠组成．上下盖板是用于 试验件的胶接和上下压板连接，采用胶接试件的 方法是为了保证疲劳试验中试验件的位置不变， 胶接好的试验件用螺栓与压板连接，试验时安装 上夹持杆以供液压夹头夹持之用；钢珠置于上压 板上．
数据作为疲劳试验选取应力水平的依据．
表１压缩试验数据
２００４年增刊
经曲线拟合整理后得到如图２的ａ－－ｅ曲线， 由此曲线确定疲劳试验的应力水平．
图２应力一应变曲线 ２．２疲劳试验
共进行５组试验件的（每组５件）疲劳试 验．首先取５件试验件，根据上述测定的应力一 应变曲线确定疲劳试验的应力水平．因为是压一 压疲劳试验，根据具体结构的要求确定把疲劳载
摘要对聚氨酯泡沫塑料的疲劳性能进行了研究，通过对该材料的力学性能测试和不同应 力水平下的疲劳试验的基础上对试验结果进行分析，得出了一些对实际工程很有参考价值的 结论和看法．同时还就聚氨酯泡沫塑料的疲劳试验中的一些试验方法、试验夹具和试验件的 胶接方法进行了探讨． 关键词 聚氨酯泡沫塑料；疲劳试验；疲劳性能；塑性变形 分类号ＴＢ ３３１