ИДЕНТИФИКАЦИЯ ТЕРМОВЯЗКОУПРУГОЙ МОДЕЛИ СШИТОГО ПОЛИМЕРА С УЧЕТОМ БОЛЬШИХ ДЕФОРМАЦИЙ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ

Целью работы является развитие модели вязкоупругого термомеханического поведения изделий из сшитого полиэтилена (СПЭ), демонстрирующего эффекты памяти формы. Основная область применения данного класса материалов – термоусаживаемые трубки и их модификации, для которых характерны величины начального расширения (экспандинга) в 100 и более процентов. Симо и Хольцапфелем были предложены модифицированные определяющие соотношения, представляющие собой синтез вязкоупругой модели Прони и гиперупругой модели на основе потенциала упругой энергии. В публикуемой работе предлагается методика идентификации как демпфирующих, так и нелинейно упругих материальных констант в случае наличия больших деформаций. Разработана и реализована программа экспериментов по определению материальных констант сшитого полиэтилена, включающая процедуру снижения размерности задачи нелинейной оптимизации при нахождении коэффициентов экспоненциальной аппроксимации функции релаксации. Приведено описание разработанного алгоритма поиска материальных констант гиперупругой модели по результатам эксперимента на циклическое нагружение образца большими деформациями в интервале высокоэластического поведения, а также ее адаптации в ANSYS с учетом наличия релаксационных свойств. В качестве иллюстрации применения обновленной физической модели приведен пример конечно-элементного расчета давления термоусаживаемых трубок при осаживании на жесткую цилиндрическую поверхность, а также инженерная методика, позволяющая производить подобные вычисления в таблице Excel.

память формы, сшитый полиэтилен, термоусаживаемая трубка, термомеханическое поведение, вязкоупругость, гиперупругость, большие деформации