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ETFE(ethylene-tetra-fluoro-ethylene)薄膜是一种新型高分子聚合物,由于其轻质(1.7~1.77g/cm~3)、高透光率(>95%)、自洁、耐久、抗老化等特点在1980年以后就广泛应用于植物温室、游泳池、体育场等大型建筑中。从目前的研究现状来看,对ETFE膜材力学性能的试验研究较多,而针对ETFE非线性时变本构模型的研究相对较少,采用近似弹性模型难以准确揭示ETFE膜结构真实力学行为特征,从而导致结构性能评价不合理。本文首先对厚度为250μm的长条形ETFE薄膜试样进行了8种定速(拉伸速度1mm/min到500mm/min)单向拉伸试验,得到了相应的应力应变曲线及屈服强度、弹性模量等参数随拉伸速率的变化规律,得出了相应的拟合公式。结果表明:ETFE薄膜的屈服强度和屈服应变随拉伸速率的增加而增加;ETFE薄膜的切线、割线弹性模量以及基于应变能和应变余能的等效弹性模量随拉伸速率的增加而增大。其次,在粘塑性力学理论的基础上,根据单轴拉伸试验的数据建立了基于Peirce模型的ETFE本构方程,并在有限元软件ANSYS中对长条形试件的加载过程作了数值模拟分析,与单轴拉伸性能试验的结果进行了对比。在此基础上,应用基于Peirce模型的ETFE本构方程对边长为2.5m的正三角形ETFE气枕的充气加载过程在ANSYS中作了数值模拟,并与实际试验观测结果和用线性模型数值模拟的结果分别进行了对比分析。结果表明:基于Peirce模型的ETFE本构能很好的描述ETFE膜材在前10%应变的力学变形特性。最后,根据单轴拉伸试验的数据建立了基于Maxwell模型的ETFE本构,并对长条形试件的加载过程作了数值模拟,与单轴试验数据进行了对比。进一步地,在ANSYS中应用该本构模型也对边长为2.5m的正三角形气枕的充气加载过程进行了数值模拟,并将结果与实际试验观测结果和Peirce本构模拟结果分别进行了对比分析。结果表明:基于Maxwell模型的ETFE本构对ETFE膜材前10%应变的力学特性的描述不如Peirce模型精确,但对第二屈服应变后的力学特性和试验数据契合度较好。