随着膜结构建筑的发展与膜材料的广泛应用,建筑膜材料的力学性能愈来愈受到关注。由平纹或方平组织为基布的机织建筑膜材料,因织造工艺简单、价格适中等优点倍受青睐。机织建筑膜材料不同于一般性的其它建筑材料,它是一种基布处于中间、而两侧进行涂层所组成的柔性复合材料,其拉伸力学性能具有自身独特的特点。而膜材料在膜结构的建筑中需要依据其在特定的张拉形状来承受载荷或变形,因此,充分理解与把握膜材料在拉伸时和随后的使用过程中的力学性能,对指导膜结构的设计与构建十分必要。本课题将围绕机织建筑膜材料经纬向在拉伸时的非线性粘弹塑性能进行研究。通过对机织建筑膜材料经纬向在拉伸时的非线性粘弹塑性能的研究,以期达到如下的目标：(1)给出膜材料在不同应力与不同作用时间条件下出现塑性变形的合理模型；(2)给出膜材料在蠕变条件下合理的非线性粘弹塑元件模型；(3)给出膜材料在不同应变与不现作用时间条件下出现塑性变形的合理模型；(4)给出膜材料在应力松弛条件下合理的非线性粘弹塑元件模型；(5)在考虑塑性变形的基础上给出膜材料合理的非线性粘弹塑性单积分模型。在蠕变条件下,通过选择不同的作用应力与不同的作用时间,对机织建筑膜材料经纬向的塑性变形进行了试验,从中找出,开始出现塑性变形的临界值,并将机织建筑膜材料经纬向的塑性变形看成是：应力差(应力值-应力临界值)的幂函数与作用时间幂函数的乘积,对试验数据进行了多元回归分析,结果发现：该模型可以很好地预测出材料的塑性变形量,进而再利用该模型对塑性变形中的瞬时塑性与推迟塑性进行的分析,结果显示：开始阶段的瞬时塑性变形明显高于在随后的推迟塑性变形,而就推迟塑性变形而言,在先前时间段的塑性变形量又高于随后时间段的塑性变形量,即：推迟塑性变形量随作用时间的增加而较大幅度的减少。论文给出了机织建筑膜材料经纬向各自五种不同应力9,000s的蠕变试验,利用四个线性粘弹性模型,包括：四参数Burgers流体模型、三参数固体模型、五参数广义Kelvin-Voigt固体模型与七参数广义Kelvin-Voigt固体模型,对试验数据进行了拟合,从中发现：七参数广义Kelvin-Voigt线性粘弹性固体模型具有最好的拟合效果,且对于同类同方向膜材料而言,各个不同应力间与三个推迟时间相关的三个参数保持不变,以此为基础,将该线性粘弹性模型修改为七参数非线性粘弹性模型与十四参数非线性粘弹塑型模型,同时,将十四参数非线性粘弹塑元件模型中的六个与推迟时间相关的参数合并为三个,其它与应力大小相关的八个参数合并为四个,再假定修改后的两种非线性蠕变元件模型中与推迟时间相关的三个参数与七参数线性粘弹性广义Kelvin-Voigt固体模型中的三个与推迟时间的参数保持相同,将建筑膜材料的非线性原因看成仅来自于与应力相关的四个不同的参数,假定这些参数与不同的应力之间满足四阶多项式函数,借助上述五种不同应力条件下蠕变试验的数据对四阶多项式函数进行了拟合,并将拟合后的函数与机织建筑膜材料经纬向的三种不同的其它应力、作用时间为1,200s的蠕变试验进行了比较,结果发现：该方法可以很好地预测不同应力间的蠕变特性。在应力松弛条件下,通过选择不同的应变与不同的作用时间,对机织建筑膜材料经纬向的塑性变形进行了试验,从中找出,开始出现塑性变形的临界值,并将机织建筑膜材料经纬向的塑性变形看成是：应变差(应变值-应变临界值)的幂函数与作用时间幂函数的乘积,对试验数据进行了多元回归分析,结果发现：该模型可以很好的预测出材料的塑性变形量,进而再利用该模型对塑性变形中的瞬时塑性与松弛塑性进行的分析,结果显示：开始阶段的瞬时塑性变形明显高于在随后的松弛塑性变形,而就松弛塑性变形而言,在先前时间段的塑性变形量又高于随后时间段的塑性变形量,即：松弛塑性变形量随作用时间的增加而较大幅度的减少。论文给出了机织建筑膜材料经纬向各自五种不同应变9,000s的应力松弛试验,利用四个线性粘弹性模型,包括：三参数固体模型、三参数广义Maxwell模型、五参数广义Maxwell模型与七参数广义Maxwell模型,对试验数据进行了拟合,从中发现：七参数广义Maxwell线性粘弹性模型具有最好的拟合效果,且对于同类同方向膜材料而言,各个不同应变间与三个松弛时间相关的三个参数保持不变,以此为基础,将该线性粘弹性模型修改为七参数非线性粘弹性模型与十四参数非线性粘弹塑型模型,同时,将十四参数非线性粘弹塑元件模型中的六个与松弛时间相关的参数合并为三个,其它与应变大小相关的八个参数合并为四个,再假定修改后的两种非线性应力松弛元件模型中与松弛时间相关的三个参数与七参数线性粘弹性广义Maxwell模型中的三个与松弛时间相关的参数保持相同,将建筑膜材料的非线性原因看成仅来自于与应变相关的四个不同的参数,假定这些参数与不同的应变之间满足四阶多项式函数,借助上述五种不同应力条件下应力松弛试验的数据对四阶多项式函数进行了拟合,并将拟合后的函数与机织建筑膜材料经纬向的三种不同的其它应变、作用时间为1,500s的应力松弛试验进行了比较,结果发现：该方法可以很好地预测不同应变间的应力松弛特性。论文给出了机织建筑膜材料经纬向六种不同的应力与作用时间分别为9,000s的蠕变试验与回复试验,在考虑机织建筑膜材料在蠕变条件下可能产生的瞬时塑性与推迟塑性变形,将塑性变形叠加到Schapery非线性粘弹性单积分本构方程上,利用试验数据对修改后的非线性粘弹塑型单积分模型中的材料常数与非线性应力依赖参数进行了求解,并将这些求解后的材料常数与非线性应力依赖参数代入蠕变与回复方程中,结果发现：该方法可以较好地预测出蠕变试验与回复试验的试验数据。