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纸页的损伤力学是损伤理论与纸页结构有机结合的一门刚刚研究的研究领域。本文将探索损伤力学在纸页结构及损伤、破坏研究中的应用,并建立新的纸页研究方法,为纸页的力学理论研究提供新方法和新的研究手段。其研究成果将有利于建立一套纸页损伤和破坏力学的新理论。同时为造纸工艺技术的发展和提高纸页的使用性能提供理论基础。 首先本文对相对键合面积与纸页力学性质的关系作了研究。因为纸页中存在的薄弱连接在于纤维间的键合,加强纤维间键合这个薄弱环节,就可以大幅度改善纸页的结构性能,提高纸页的强度。所以,纤维间键合能力对纸页的内部结构十分重要,是一个很重要的特征。 其次研究了纤维的特性与纸页力学性质的关系。纤维的长度对纸页的强度具有重要的影响,当纤维的结合力增加到一定程度后,纤维的长度对结合力的影响更为明显。纤维的强度同样影响纸页的强度,随着纤维间结合的增加,纤维本身的强度对成纸的影响作用增加。纤维上的裂痕越多,由于在这些裂痕处产生应力集中,其值可能超过纸中的平均应力,则纤维的裂断的可能性越大。 综合以上两个纸页的结构因素,本文将纸页看作主要由纤维类物质构成的有缺陷、不均匀的多孔材料,利用材料的损伤力学理论,充分考虑纸页中纤维材料和本身的结构特征,定量研究纸页由结构缺陷所带来的损伤。这与材料在受到外力作用时所引发的过程损伤不尽相同,选用纸页的各强度指标(抗张、耐破、耐折、撕裂)来表征这种形式的损伤参量。 本文还研究了纸页中的孔隙对纸页的结构和力学性质的影响,由实验得出的孔隙率与弹性模量的关系曲线近似为负线性的。基于孔隙率与弹性模量的这种关系,我们试图引用应变等价性假设来定义纸页由孔隙带来的损伤。 最后本文利用损伤力学理论,研究了纸页受力变形时拉伸蠕变破坏的几种典型形式,主要包括:蠕变弹性断裂、蠕变弹塑性破坏和蠕变塑性破坏。通常,实际纸页受损破坏介于蠕变弹性断裂与蠕变塑性破坏之间,属于蠕变弹塑性破坏,本文讨论这种更具有实用价值的混合式破坏情况。当纸页受到恒定负荷产生的蠕变破坏时,整个持久强度曲线的中间部分表达了这类破坏的应力和破损时间的关系。