具有广义力场损伤粘弹性梁-柱的广义变分原理及应用

本文从考虑损伤的粘弹性材料的卷积型本构关系出发,建立了在小变形下损伤粘弹性梁-柱的控制方程。提出了以卷积形式表示的梁-柱弯曲问题的泛函,并给出了损伤粘弹性梁-柱的广义变分原理。应用这个广义变分原理,可分别给出梁-柱位移和损伤满足的基本方程,以及相应的初始条件和边界条件。应用Galerkin截断和非线性动力学的数值分析方法,分析了两端简支损伤粘弹性梁柱的动力学行为,给出了不同的材料参数对系统响应的影响。

损伤粘弹性梁-柱的广义变分原理

从损伤的粘弹性材料的卷积型本构关系出发,建立了在小变形下损伤粘弹性梁-柱的控制方程,提出了以卷积形式表示的损伤粘弹性梁-柱弯曲问题的泛函,并给出了损伤粘弹性梁-柱的广义变分原理。应用这个广义变分原理,可分别给出梁-柱位移和损伤满足的基本方程,以及相应的初始条件和边界条件。

高速公路隧道施工中粘弹性变形的有限元分析

以浙江上三线高速公路隧道为工程背景 ,应用大型有限元软件MARC对洞口段隧道进行动态施工全过程三维有限元模拟 .分析了施工工序、工艺对隧道拱顶沉降、侧壁收敛变形的影响 ,全面追踪了动态施工中隧道关键部位的变形过程 .并基于弹性 -粘弹性对应性原理 。

P-TH模型粘弹性地基上弹性地基板的解析解

首先推出粘弹性地基上弹性薄板在时间域上的动力学方程,建立了P-TH文克尔粘弹性地基上弹性四边简支矩形薄板的本构方程。采用对应性原理,运用拉普拉斯变换推导出粘弹性地基上四边简支矩形薄板的粘弹性解。

非线性粘弹性高分子材料长期蠕变行为的加速测试技术

时间-温度-应力等效原理是时间-温度等效原理的延伸,可用于材料力学行为的加速表征,通过短期实验来预测材料的长期力学性能。针对PMMA试件在不同温度、不同应力水平条件下的蠕变实验,分析PMMA蠕变行为的非线性特性。本文应用时间-温度-应力等效原理,得到相应的温度移位因子、应力移位因子和温度-应力联合移位因子,构建了参考温度和参考应力水平条件下的蠕变柔量主曲线。理论和数值计算表明,较高温度和应力水平下的PMMA短期蠕变实验可用于预测其在较低温度和应力水平下的长期蠕变行为。

考虑细观脱湿损伤的NEPE推进剂粘弹性本构模型研究

为了描述NEPE(Nitrate Ester Plasticized Polyether Propellant)复合固体推进剂的非线性粘弹性力学行为,基于粘弹性脱湿准则及所建立的粘弹性时间-损伤等效原理,将颗粒脱湿所造成的材料损伤以折算时间的形式引入至线性粘弹性本构关系中,从而建立起可考虑细观颗粒脱湿影响的NEPE复合固体推进剂非线性粘弹性本构模型。通过定制配方NEPE材料在不同温度(-50,-35,-20,0,20,35及50°C)、不同应变水平(5%,10%,15%,20%,25%以及30%)的应力松弛试验及单轴拉伸试验,结合反演技术,获取了本构模型参数。最后利用Matlab软件平台实现了本构模型对于NEPE单轴拉伸力学行为的数值预测,数值计算结果与试验曲线较为吻合,预测数值与试验值差值在15%以内,说明所建本构模型能够较好地描述NEPE推进剂在一定应变率范围内(3.333×10-4~0.1s-1)的粘弹性力学行为,为预测具有复杂细观结构的复合固体推进剂的宏观力学行为提供了一条较为简单便利的实现方式。

利用虚应变分析沥青混合料的粘弹性质

沥青混合料是典型的粘弹性材料之一,其行为特性较为复杂,利用虚应变则可以简化沥青混合料的粘弹性分析过程。对Superpave13沥青混合料进行了不同条件下的复数模量试验,并将试验结果转化为沥青混合料松弛模量的Prony系列表达式;分别进行了半正弦荷载试验和恒应变压缩试验,利用松弛模量计算了虚应变,并对采用虚应变的沥青混合料粘弹性本构关系进行研究。结果表明,利用虚应变可以消除粘弹性材料的应力-应变滞后效应和对荷载作用速度或时间的依赖性,而且应力-虚应变呈线性关系,从而可以利用广义弹性-粘弹性对应原理对混合料的行为特性进行分析,达到简化粘弹性分析的目的。

粘弹性地基上梁的解析解

采用对应性原理,运用拉普拉斯变换推导出两种粘弹性地基上两边简支梁的粘弹性解。

PVC非线性粘弹性行为的研究

.研究了室温下聚氯乙烯(PVC)的应变率敏感性和短期蠕变行为,应用时间-温度-应力等效原理,可以将不同应力水平下的蠕变曲线移位成某一参考应力水平下的主曲线,从而可以通过较高应力水平下的短期蠕变行为来预测较低应力水平下的较长期的蠕变行为.着重分析了聚氯乙烯(PVC)非线性蠕变行为的时间-应力等效性.

粘弹性结合材料界面端奇异场

在电子封装等结构中存在大量的粘弹性界面问题,其破坏一般均始于界面端,但目前尚无关于粘弹性界面端奇异场的解。粘弹性问题在拉普拉斯域内与弹性问题有对应关系,理论上可以利用对应性原理由弹性解经拉氏逆变换得到粘弹性问题的解。但是,对于粘弹性界面端,由于奇异场的奇异指数也是与时间有关的,因此进行严密的拉氏逆变换是非常困难的。本文借鉴弹性界面端奇异场,近似地给出了线性粘弹性体界面端奇异场的具体形式,并通过数值计算验证了近似理论解的有效性。

文克尔粘弹性地基上弹性地基板的解析解

弹性地基板的计算一直是学者和工程师们十分关注的问题 ,本文将文克尔弹性地基模型中的弹簧用粘弹性元件来代替 ,建立了 Kelvin和三元件文克尔粘弹性地基上弹性四边简支矩形薄板的本构方程。采用对应性原理 ,运用拉普拉斯变换推导出粘弹性地基上四边简支矩形薄板的粘弹性解。

玻璃/亚麻纤维混杂复合材料的吸湿和动态粘弹性性能研究

建立了玻璃纤维/亚麻纤维混杂复合材料层合板的吸湿模型以及湿动态粘弹性模型。采用一般的质量扩散模型分析混杂复合材料层合板的不同湿扩散特性,采用三元件模型模拟混杂复合材料层合板的湿粘弹性,模型参数通过热机械动力学分析(DMTA)实验测定,引入吸湿增重率-时间等效原理,分析不同吸湿量下混杂复合材料层合板的复刚度,研究发现在吸湿早期阶段,混杂复合材料层合板(GFFG)吸湿过程是非Fick的,混杂复合材料层合板(FGGF)满足Fick湿扩散定律,当M_t为0～0.037时,混杂复合材料层合板([0°F/90°G]_s)的储能抗弯刚度降低梯度比较大,在100 Hz以后,储能抗弯刚度增长放缓。本文所建立的模型能反映出试验观测到的规律。

围岩与初砌相互作用的粘弹性分析

本文使用粘弹性理论中微分型本构关系的对应性原理求解圆断面巷道与衬砌相互作用稳定性问题，求得粘弹性围岩和粘弹性或弹性衬砌的位移和应力解析式，及它们交界处的围岩压力。

非线性粘弹体的时间-温度-应力等效原理及其应用

考虑粘弹性材料特征时间的应力相关性 ,认为应力水平与温度、压力、溶剂浓度、损伤以及老化等对材料特征时间的影响相似 ,有其等效性 .依自由体积理论 ,推导了温度 -应力移位因子的表达式 ,提出了时间 -温度 -应力等效原理 .应用此原理 ,可以将不同温度和应力水平下的蠕变曲线移位成某一参考温度和参考应力水平下的主曲线 ,从而可以通过较高温度和应力水平下的短期蠕变行为来预测较低温度和应力水平下的较长期的蠕变行为 .实例分析了高密度聚乙烯 (HDPE)非线性蠕变行为的时间

线黏弹性网格结构离散模型研究

在线弹性网格结构模型的基础上提出了一类适用于大规模二维粘弹性网格结构计算的离散模型,与前者相比,此模型与实际结构更为接近.该模型以网格节点为研究对象,其控制方程仅与跟节点相连的杆件数目及几何形状有关;只要给出几种基本类型的节点控制方程,就可以对具有相应形式节点的各种规模的网格材料组合其控制方程而求解.这种离散模型形式简单,尤便于在计算机上实现.

应力对聚丙烯蠕变行为的时间-温度等效性的影响

研究不同应力和温度条件下聚丙烯材料的蠕变行为。试验结果表明，聚丙烯材料的蠕变行为是非线性的。同一应力水平下不同温度的蠕变柔量曲线满足时间-温度等效原理．通过水平移位可以得到光精的蠕变柔量主曲线，移位因子与温度变化成线性关系．但不同应力水平下的时间-温度移位因子是不同的．从蠕变乘量主曲线和温度移位因子可知，应力为16MPa时14—26℃下的短期（1500s）试验数据可以用于预估14℃时长达3d的蠕变性能．

时间-温度-湿度对聚合物基复合材料性能影响研究

根据聚合物基复合材料的粘弹性,认为湿度与温度、应力等因素对材料特征时间的影响相似,具有等效性。依据自由体积膨胀理论,推导了温度-湿度联合位移因子的表达式,提出了时间-温度-湿度等效原理。应用时间-温度-湿度等效原理,提出了构造材料参考温湿度下蠕变主曲线的2种实验路径。

流变地层地应力场中套管载荷的理论解

利用求解线性粘弹性问题的弹性粘弹性对应性原理,利用已有的弹性解,求得了考虑地层符合Kelvin流变规律的情况下,地应力场中套管载荷的理论解,并给出了松弛时间的解析表达式。研究表明,流变地层地应力场中套管载荷随时间变化,存在一临界时间,使得套管载荷有最值,当时间足够长时,粘弹性解与相应的弹性解一致。用套管弹性解定义的套管地应力载荷,稍低于流变地层中套管所受最大压力。因此在设计时,或者将弹性计算载荷适当增大,或者将安全系数适当增大,以保证套管安全。

双基固体推进剂药柱非线性蠕变特性实验研究

研究了某双基固体推进剂药柱的非线性蠕变性能。依据固体推进剂药柱试件在不同温度、应力水平条件下的蠕变实验,分析其蠕变行为的非线性特性。实验结果表明,其力学性能与时间、温度、应力强烈相关。构建了参考温度20℃和参考应力5 MPa水平条件下的蠕变柔量主曲线。理论和数值计算表明,较高温度和应力水平下的固体推进剂药柱短期蠕变实验,可用于预测其在较低温度和应力水平下的长期蠕变行为。利用5级Prony级数模拟的蠕变柔量函数与实验叠合主曲线能很好吻合。

纤维增强聚合物阻尼预测模型的研究进展

回顾了近年来纤维增强阻尼复合材料的研究状况,介绍了材料的阻尼机制和阻尼分析方法,重点总结了阻尼微观预测模型、宏观预测模型和界面阻尼的研究情况,并对今后的研究工作提出了几点建议。