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康国政教授团队陈开卷研究小组在光敏树脂材料时间相关棘轮行为及其分数阶本构模型研究领域取得进展，相关工作以“A thermodynamically consistent fractional viscoelastic-viscoplastic constitutive model for time-dependent ratchetting of photosensitive resin”为题发表在塑性力学领域顶刊《International Journal of Plasticity》（IF: 12.8，中科院一区，TOP期刊）上。麻豆做爱
2024级博士研究生王骏烨为论文第一作者，康国政教授和陈开卷教授为共同通讯作者，合作者包括阚前华教授和于超教授。
图1 论文麻豆做爱
得益于光固化3D打印技术的发展和普及，光敏树脂已被广泛运用于汽车工业、航空航天、生物医学和微电子等众多领域。在实际的固化工艺过程中，曝光剂量会直接影响光敏树脂的固化程度，因此是影响光敏树脂力学性能的关键因素之一。同时，在工程服役过程中，光敏树脂构件会承受循环载荷的作用，因此，有必要开展不同曝光剂量下光敏树脂的力学性能实验，厘清光固化程度对该材料时间相关棘轮行为的影响。在高分子材料的本构模型研究领域，分数阶模型可以更好地描述高分子材料内部不同松弛时间尺度的分子链段的力学行为，因此可以使用较少且具有物理意义的材料参数来对高分子材料的变形行为进行预测。然而，光敏树脂材料的分数阶粘弹-粘塑性本构模型亟待提出。
基于以上研究现状，本工作首先对不同光固化程度的光敏树脂开展了力学性能实验研究，结果表明：随着曝光剂量的增加，光敏树脂的分子链网络交联密度增加、蠕变应变降低、松弛应力增加、棘轮应变中包含的可回复粘弹性应变和不可回复粘塑性应变均降低，同时，非比例双轴加载下的棘轮应变要高于比例双轴加载下的棘轮应变。
图2 本构模型的流变学框架
其次，根据实验结果，本工作从不可逆热力学框架出发，通过吉布斯自由能的加分解和引入粘塑性耗散势函数，发展了光敏树脂材料的分数阶粘弹-粘塑性本构模型，另外，还引入了交联密度与模型参数的映射关系来合理反映光固化程度对该材料力学性能的影响。然后，本工作通过将分数阶导数离散为历史变量加权求和的形式，提出了本构模型的应力积分算法，该方法有效避免了分数阶模型中反常积分和无穷级数的直接计算。最后，预测结果表明，本工作提出的分数阶粘弹-粘塑性本构模型可以合理预测不同光固化程度下光敏树脂的单调拉伸、多级拉伸-卸载-回复、蠕变、应力松弛、单轴和双轴棘轮行为。
本工作系统揭示了曝光剂量对光敏树脂力学性能的影响，并构建了相应的分数阶粘弹-粘塑性本构模型。相关研究结论将为光敏树脂的工程应用及分数阶本构模型的发展提供实验和理论指导。
该工作得到了国家自然科学基金（12302087）的大力支持。
原文链接：//doi.org/10.1016/j.ijplas.2025.104571
