高聚物有限变形粘塑性本构模型及其数值模拟

本文主要探讨了一种在有限变形条件下适用于高聚物材料的粘塑性本构模型。作者刘亢和翁国飞，来自宁波大学工学院，针对高聚物网络结构在受力时节点滑移现象，提出了一个新的理论框架。他们认为，节点的滑移应变率与宏观应变率之间存在相关性，并假设这种滑移过程不会引起能量耗散，这使得他们能够运用热力学原理来推导出适用于有限变形的本构方程。 传统上，有限变形本构理论将其分解为弹性与塑性两部分，但这种分解方式并不完全符合Lee提出的变形梯度乘积分解。本文试图解决这一争议，提出了一种新的方法来构建高聚物的粘塑性本构关系，这种方法可能克服了传统方法的局限性，特别是对于有转动情况下的适用性。 高聚物网结构节点滑移的数学表达式（1）中，变形率p与大变形率D之间的比例关系依赖于右Cauchy-Green伸长张量的主不变量。这个模型简洁且具有可调参数，满足不可压缩性条件，但未能充分考虑客观性，即在涉及转动时的适用性。为了解决这个问题，作者建议对公式（1）进行修正，通过重新定义变形率D来适应新模型的计算需求。 通过这种新型本构模型，作者进行了剪切变形的数值模拟，并将其结果与实验数据进行了对比和分析，以此验证模型的有效性和准确性。论文的关键点在于其创新的理论基础和实际应用价值，特别是在处理高聚物材料的复杂变形行为方面。这种有限变形下高聚物本构模型的提出，无疑为理解高聚物材料在工程中的行为提供了新的见解，有助于改进材料设计和预测性能。