EPDM非线性力学行为及其拉伸速率特性研究

李占龙; 任国祥; 王瑶; 秦园; 张正

应用力学学报 ›› 2024, Vol. 41 ›› Issue (3) : 666 -672.

李占龙, 任国祥, 王瑶, 秦园, 张正

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摘要

为研究三元乙丙(ethylene propylene diene monomer, EPDM)力学行为的拉伸速率依赖性，分别开展了拉伸速率为3、30、300、500 mm/min下EPDM的单轴拉伸实验，分析了EPDM非线性力学行为规律及其拉伸速率特性。基于分数阶Kelvin-Vogit模型、ZWT模型和OGDEN模型，对应变160%时不同拉伸速率的实验曲线进行了拟合，对比研究了模型的表征能力。结果表明，EPDM全程加载曲线呈典型“S”型，具有显著的非线性迟滞特性，且拉伸速率越大迟滞环面积越大，阻尼损耗能力越强；在应变大于68%阶段，EPDM力学行为的拉伸速率特性显著，并呈现硬化现象。分数阶Kelvin-Vogit模型和OGDEN模型适用于EPDM在低拉伸速率下、应变低于68%阶段黏弹性材料的力学行为的表征；ZWT模型适用于EPDM在高拉伸速率下应变高于100%阶段黏弹性材料的力学行为的表征，且ZWT模型在低拉伸速率下也具有较好的拟合效果。研究结果可为EPDM制品的性能评估及优化提供有益参考。