薛厚庆,孙长乐,姜欣齐,胡 昊,杨继臣

(大连海事大学船舶与海洋工程学院,大连 116000)

0 引 言

热塑性聚氨酯(TPU)复合纤维布料具有质轻,抗拉强度高,柔软性、耐磨性、透气性好等特点[1],是一种理想的充气膜材料,可用于制造室外场馆、梁桁式海上应急滑梯等大型充气结构。TPU梁、桁柱作为大型结构的主要承载部件,其充气伸长率是影响其结构稳定性与安全性的重要因素,因此TPU复合纤维布料的拉伸应力-应变特性研究很有必要。

TPU复合纤维布料由基布和涂层构成,基布采用高强度经、纬向纤维编织而成,基布两面涂敷聚氨酯涂层或饰面层。在加载过程中,布料表现出复杂的非线性力学特性,经向纤维与纬向纤维表现出各向异性[2]。并且，纤维与纤维之间存在复杂的相互作用,因此布料具有超弹性与黏弹性。

GREEN等[3]采用Maxwell超弹-黏弹性模型描述了聚硫类橡胶的黏弹性行为,该模型采用动能方程得到应力与应变、应力与时间关系的张量表达式。LAKSARI等[4]和KHAJEHSAEID等[5]提出了引入对数的黏弹性本构模型,该模型可以用来表征压缩过程中与应力衰减速度相关的弹性材料大变形规律。FAHIMI等[6]采用应变能函数,利用径向和扭转变形模式来校核弹性轴套的材料参数。黏弹性布料的应变与应力对时间的依赖性可以通过恒定载荷下的蠕变试验和恒定变形下的应力松弛试验来测试,布料的材料参数也可采用蠕变和应力松弛试验来测定[7]。

在TPU复合纤维布料充气过程中,布料的变形在圆柱半径方向不敏感,而在长度方向非常敏感,长度方向的变形会直接影响充气设备的稳定性和安全性。……