聚合物在交通运输行业的广泛青睐，不论是作为结构部件或用于乘客和行人的安全。然而，在冲击保护使用的聚合物和结构系统的数值模拟经验是有限的，因为一般商用有限元软件缺乏强大的材料模型。为了解决这个问题，我们已经制定了表征热塑性材料的力学行为的新超弹粘塑性本构模型。1
正如任何新的材料模型，我们依靠实验和明确材料的测试。目前，材料特性的最简单的机械方法是静态单向拉伸试验。然而，测量的真实拉伸应力-应变在聚合物材料颈缩后（因为该过程前进绝热）制成难以通过非均相增加局部应变率和温度。出于这个原因，我们限制我们的测试，以光为基础的系统。2-4我们简单的逆建模方法使用的局部测量的应变率历史和最大限度地减少相关的真应力-应变和体积应变响应两个目标函数。主要实验数据采用3D数字图像相关（DIC）。
图1。
修改博伊斯- Raghava本构模型与分子间和网络的贡献。ε：应变。F 一，F 乙：变形梯度。σ，σ 一，σ 乙： 压力。
我们提出的流变模型示于图1。虽然不限于等温的条件下，它涉及到聚合物的弹性行为的典型机制，包括围绕骨干碳-碳键的相对旋转和熵变由开卷分子链。此外，该模型考虑到与分子之间的相对运动相关联的帐户粘塑性流动。从历史上看，这种模式的发展可以追溯到Haward和撒克里的工作，5所进一步发展博伊斯等人，6谁承担的总应力是分子间和分子内的贡献之和，记A部分和B部分，分别。流变模型的摩擦元件假设表单中的屈服准则，其中σ Ŧ是在紧张的单轴屈服应力。等效应力
通过逆向建模的材料参数识别本质上依赖于一个非线性优化技术，在一定的目标函数最小化。8，9所选择的目标函数是常用数值计算和实验结果之间的残留标准。建立一个目标的解决方案（即，一个实验1）在很大程度上取决于材料和所使用的测量技术。三种类型的解决策略通常遇到的文献：基于力-位移响应，基于应力-应变响应的本地方法，或基于全局和局部反应的混合方法一个全球性的办法。第二个选项，特别是需要获得的应力-应变历史在试样的一个或多个点的材料。这个信息是与DIC技术获得，并且可以使用最小的计算资源来处理。
图2。
当地的应对策略对物质识别的目的。ε（t）的地方：局部应变，作为时间的函数。L：初始有限元长度。U（T）：随着时间的推移排量历史。
识别过程的一个重要的要求是实验数据的准确传输到有限元载荷条件。由于颈缩和应变率效应的确，（见图2），全局和局部菌株可以大大不同。施加到有限元的位移必须按照遵循实验局部应变和时间的历史，其中L表示任意的初始有限元长度，ε（吨）本地是测量的局部应变和ü（吨）是所施加的位移的历史。10
本构模型旨在确定一定数量的材料参数X 我发现在设计变量的定义，称为响应面分析法优化技术可以用来解决这些值。它使用了真应力 - 应变曲线及体积应变响应为输入到一个最小二乘残差，其目的是最小化的实验和数值响应之间的平方差之和的平方根。
下绝热加热在颈缩区的条件下，这里提出的方法可以被扩展以包括局部温度历史。11这些附加信息使得可靠的识别上构模型与温度相关的参数。我们目前的工作是专门在部分至此结束。
马里奥·波兰科-洛里亚
SINTEF材料与化学
马里奥·波兰科-洛里亚是一名研究科学家专门研究构模型及其在损伤和材料断口分析，包括金属，陶瓷和岩土材料，塑料和复合材料。