论文摘要
本论文深入了透析两种（三区和二区模型）不同的理论模型,这两种理论模型均用于描述聚合物薄膜材料断裂韧带塑性区域的变形特征和断裂行为,并且均基于基本断裂功（EWF）方法。先前的研究已经证明这两种理论模型均可以估算聚合物薄膜材料撕裂时,裂纹扩展路径所经过的整个外部塑性区域的单位基本断裂功。通过将这两种理论模型的计算结果与澳大利亚学者Kim和Karger-Kocsis由拉伸测试所得到的试验结果进行对比,分析了两种理论模型各自的优缺点,最终确定了哪一种模型更为合理。本论文的分析将在聚合物材料PET薄膜和双层复合材料PETG/PET薄膜裤型拉伸试样的基础上进行,进行拉伸测试的试样具有不同的断裂韧带长度和相同的材料厚度。通过计算分别得到两种模型所估算的两种材料的比断裂总功,与试验结果对比得出,这两种理论模型均可以有效地评估材料的比基本断裂功,比断裂总功以及比非基本断裂功。对于材料PET-0.5,使用三区模型计算结果的相对误差均值为4.37%,而二区模型则为8.45%；对于材料PET／PETG-2.1／18,使用三区模型计算结果的相对误差均值为5.5%,而二区模型时则为9.62%。很明显地可以看出,三区模型的相对误差精度要高于二区模型。另外,这两种模型相对于复合材料PET/PETG-2.1／18来说均对单层材料PET-0.5薄膜的评估更为有效,具有更高的精确度。此外,本论文还将对两种材料的裤型拉伸试件建模进行仿真分析。仿真分析的结果将着重于试样模型内各应力分量的大小与分布,特别是裂纹尖端附近沿裂纹扩展路径的剪切应力S12的分布。本论文将选择使用商业软件ABAQUS/CAE进行仿真分析。仿真结果表明,当仅仅进行材料的弹性分析时,离裂纹尖端愈近则剪切应力分量S12愈大；然而,当进行材料的弹塑性分析时,最大剪切应力并不是发生在裂纹尖端,而是靠近裂纹尖端一个位置。在本论文的模拟分析中,对于两种不同材料的弹塑性分析时,沿裂纹扩展方向上的最大剪切应力均发生于距离裂纹尖端约0.6mm处。