结构用有机玻璃的力学性能及其工程应用
引用文献：
王元清，郑宝锋，舒赣平，王综轶，孙洲，汤月生. 结构用有机玻璃的力学性能及其工程应用[J]. 建筑结构，2023，48（08）：1-6，35.
WANG Yuanqing ZHENG Baofeng SHU Ganping WANG Zongyi SUN Zhou TANG Yuesheng. Mechanical properties and engineering application of structural acrylic[J]. Building Structure，2023,48（08）：1-6，35.
摘要：有机玻璃具有质量轻、无自爆、可本体聚合等优点，在建筑领域有广泛的应用前景。为了研究结构用有机玻璃的基本物理性能和材料力学性能，对不同环境温度下结构有机玻璃拉伸性能、压缩性能、平面应变断裂韧性、热膨胀系数和硬度进行了系统的试验研究，测得了结构有机玻璃的弹性模量、抗拉强度、泊松比、抗压强度、断裂韧性、热膨胀系数、硬度性能参数等指标，研究了以上参数随温度的变化规律。研究表明：在-20～60℃内，温度升高时，有机玻璃材料的弹性模量、抗拉强度、抗压强度、断裂韧性、硬度均降低，热膨胀系数增大，泊松比的变化不明显。最后，介绍了有机玻璃在建筑和结构领域的工程应用。研究成果可为结构有机玻璃应用及相关规范编制提供参考。
关键词：有机玻璃；力学性能；断裂韧性；热膨胀系数；硬度；
基金：住房和城乡建设部研究开发项目“有机玻璃在建筑与结构领域的应用技术研究”(K20200452)；国家自然科学基金(52208169)。
尊敬的用户，本篇文章需要2元，点击支付交费后阅读
限时优惠福利：领取VIP会员
全年期刊、会议视频
全部免费！培训视频打折！
全年期刊、会议视频
全部免费！培训视频打折！
参考文献[1] 王元清，孙洲，王综轶，等.结构有机玻璃的工程应用与研究进展[J].工程力学，2022,39(4):1-14.
[2] 吴衡毅，马钢，夏源明.PMMA低、中应变率单向拉伸力学性能的实验研究[J].实验力学，2005,20(2):193-199.
[3] 王综轶，王元清，杜新喜，等.不同温度下有机玻璃厚板的准静态拉伸试验研究[J].东南大学学报(自然科学版),2018,48(1):132-137.
[4] 管公顺，王少恒，成方圆.不同加载应变率下有机玻璃的压缩破坏与力学行为[J].航空材料学报，2012,32(6):96-101.
[5] 陈富财.支柱式有机玻璃球探测器结构设计[D].杭州：浙江大学，2014.
[6] 周凡.有机玻璃在液闪中的蠕变行为及耐压球壳稳定性研究[D].杭州：浙江大学，2017.
[7] 熊伟腾，王云英，范金娟，等.非定向有机玻璃拉伸断口形貌与拉伸温度相关性分析[J].材料工程，2020,48(10):96-104.
[8] 王元清，王综轶，杜新喜，等.超大型中微子探测器有机玻璃球与不锈钢网壳方案的设计优化分析[J].工程力学，2016,33(3):10-17.
[9] 李华峰，朱忠义，束伟农，等.江门中微子实验中心探测器主体不锈钢结构设计研究[J].建筑结构，2018,48(20):92-97.
[10] 王综轶，王元清，杜新喜，等.有机玻璃与不锈钢连接节点承载性能试验研究[J].东南大学学报(自然科学版),2016,46(1):105-109.
[11] Standard test method for tensile properties of plastics:ASTM D638-01[S].West Conshohocken:ASTM International,2015.
[12] 浇铸型工业有机玻璃板材：GB/T 7134—2008[S].北京：中国标准出版社，2009.
[13] 塑料压缩性能的测定：GB/T 1041—2008[S].北京：中国标准出版社，2008.
[14] Standard test methods for plane-strain fracture toughness and strain energy release rate of plastic materials:ASTM D5045-14[S].West Conshohocken:ASTM International,2014.
[15] 塑料 -30℃～30℃线膨胀系数的测定石英膨胀计法：GB/T 1036—2008[S].北京：中国标准出版社，2008.
[16] 塑料硬度测定第2部分：洛氏硬度：GB/T 3398.2—2008[S].北京：中国标准出版社，2009.
[17] 胡越，游亚鹏.塑料外衣：塑料建筑与外墙概览[M].上海：同济大学出版社，2016.
[18] B O’KANE.Aerial view of Olympic stadium and Park (Olympiapark München),Munich,Bavaria,Germany [EB/OL].[2017-08-22].https://www.alamy.com/stock-image-aerial-view-of-olympic-stadium-and-park-oly mpiapark-mnchen-munich-164875525.html.
[19] MAUREEN O’HARE.London’s new see-through Sky Pool is first of its kind [EB/OL].[2021-04-26].https://edition.cnn.com/travel/article/sky-pool-embassy-gardens-london/index.html.
[20] 邬红茹，王综轶，孙洲，等.南京未来花园单个树状结构设计及承载性能分析[J].建筑结构，2021,51(10):55-59.
[2] 吴衡毅，马钢，夏源明.PMMA低、中应变率单向拉伸力学性能的实验研究[J].实验力学，2005,20(2):193-199.
[3] 王综轶，王元清，杜新喜，等.不同温度下有机玻璃厚板的准静态拉伸试验研究[J].东南大学学报(自然科学版),2018,48(1):132-137.
[4] 管公顺，王少恒，成方圆.不同加载应变率下有机玻璃的压缩破坏与力学行为[J].航空材料学报，2012,32(6):96-101.
[5] 陈富财.支柱式有机玻璃球探测器结构设计[D].杭州：浙江大学，2014.
[6] 周凡.有机玻璃在液闪中的蠕变行为及耐压球壳稳定性研究[D].杭州：浙江大学，2017.
[7] 熊伟腾，王云英，范金娟，等.非定向有机玻璃拉伸断口形貌与拉伸温度相关性分析[J].材料工程，2020,48(10):96-104.
[8] 王元清，王综轶，杜新喜，等.超大型中微子探测器有机玻璃球与不锈钢网壳方案的设计优化分析[J].工程力学，2016,33(3):10-17.
[9] 李华峰，朱忠义，束伟农，等.江门中微子实验中心探测器主体不锈钢结构设计研究[J].建筑结构，2018,48(20):92-97.
[10] 王综轶，王元清，杜新喜，等.有机玻璃与不锈钢连接节点承载性能试验研究[J].东南大学学报(自然科学版),2016,46(1):105-109.
[11] Standard test method for tensile properties of plastics:ASTM D638-01[S].West Conshohocken:ASTM International,2015.
[12] 浇铸型工业有机玻璃板材：GB/T 7134—2008[S].北京：中国标准出版社，2009.
[13] 塑料压缩性能的测定：GB/T 1041—2008[S].北京：中国标准出版社，2008.
[14] Standard test methods for plane-strain fracture toughness and strain energy release rate of plastic materials:ASTM D5045-14[S].West Conshohocken:ASTM International,2014.
[15] 塑料 -30℃～30℃线膨胀系数的测定石英膨胀计法：GB/T 1036—2008[S].北京：中国标准出版社，2008.
[16] 塑料硬度测定第2部分：洛氏硬度：GB/T 3398.2—2008[S].北京：中国标准出版社，2009.
[17] 胡越，游亚鹏.塑料外衣：塑料建筑与外墙概览[M].上海：同济大学出版社，2016.
[18] B O’KANE.Aerial view of Olympic stadium and Park (Olympiapark München),Munich,Bavaria,Germany [EB/OL].[2017-08-22].https://www.alamy.com/stock-image-aerial-view-of-olympic-stadium-and-park-oly mpiapark-mnchen-munich-164875525.html.
[19] MAUREEN O’HARE.London’s new see-through Sky Pool is first of its kind [EB/OL].[2021-04-26].https://edition.cnn.com/travel/article/sky-pool-embassy-gardens-london/index.html.
[20] 邬红茹，王综轶，孙洲，等.南京未来花园单个树状结构设计及承载性能分析[J].建筑结构，2021,51(10):55-59.
Mechanical properties and engineering application of structural acrylic
Abstract: Acrylic has the advantages of light weight, no self-explosion and bulk polymerization, which has broad application prospects in building constructions. In order to study the basic physical properties and mechanical properties of the material, the tensile behavior, compression behavior, plan strain fracture toughness, thermal expansion coefficient, and hardness of structural acrylic at various ambient temperatures were systematically tested and studied. The elastic modulus, tensile strength, Poisson's ratio, compressive strength, fracture toughness, thermal expansion coefficient, hardness of structural acrylic, and the changing laws of the above parameters with temperature were studied. The results show that, in the range from-20 to 60 ℃, when increasing the temperature, the elastic modulus, tensile strength, compressive strength, fracture toughness, and hardness decrease, while the thermal expansion coefficient increases. The variation of Poisson's ratio is not pronounced. At last, the applications of acrylic in architectural and structural engineering were introduced. The research results can provide references for the application of structural acrylic and the preparation of relevant specifications.
Keywords: acrylic; mechanical properties; fracture toughness; thermal expansion coefficient; hardness
576
0
0