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第十届全困现代结构T程学术研讨会 膜材粘弹性模型综述 王勋 张其林 (同济大学土木1：程学院，上海200092)

提要： 随着膜结构在我困的大量应用，其设计理论及方法Iq渐成熟，但膜材作为粘弹性材料，对其长期使用性能的研究 较为匮乏，其随时『HJ而变化的过程主要表现为蠕变、应力松弛等，因此寻求膜材的实用本构模型和求解其粘弹性 问题的有效方法已经成为当前的迫切需要。本文主要介绍了经典粘弹性模型及分数阶粘弹性模型及分数指数粘弹 性模型，并对其在膜材中应用做出展望。

关键词： 膜材：粘弹性

一、引言

种高聚物材料，膜材表现}“明显的粘弹性性质，其受力后变形随时间变化，卸载后的恢复过程又是一个延

迟过程，材料内的应力不仅与当时的应变有关，而且与应变的全部变化历史有关，在工程应用中表现为易

发生松弛和蠕变12l。同济大学张其林、李阳等人采用单轴拉伸试验方法，在常温条件下进行了不同初始应

力水平下膜材的松弛及徐变试验，结果表明PVC类膜材是典型的粘弹性材料，其应力松弛和蠕变现象都非

常显著131，而膜材在安装以后发生的松弛蠕变将导致“出兜儿”现象，这样会丧失膜材的预张力，在风中

和撕裂的情况下产生甩动，因此关于膜材松弛及蠕变相关的粘弹性性能研究是十分重要的【4J。针对此问题，

本文简要介绍经典粘弹性模型、分数阶粘弹性模型及分数指数粘弹性模型并对其应用做出展望。

二、经典粘弹性模型 粘弹性来源于模犁理论，这种性质可以用弹性元件和粘性元件串联或并联所组合而成，这种表示方式

也成为描述材料粘弹性性能最直观的方法l引。 争 舀j， ▲ ▲ 图1理想弹簧和理想粘壶 (一)理想弹性元件(弹簧)和理想粘性元件(粘壶) 理想弹簧的力学性质服从虎克定律，应力和应变与时间无关： o=E￡ 式中E为弹簧的弹性模量。 理想粘壶是在容器内装有服从牛顿流体定律的液体． 应力相应变与时间有关：