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。
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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
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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