粘弹-塑性海冰动力学本构模型中的Drucker-Prager屈服准则

针对中小尺度下海冰动力作用过程中的漂移和堆积特征,在粘弹-塑性海冰动力学本构模型中引入了Drucker-Prager(D-P)屈服准则。该模型在海冰屈服前采用Kelvin-Vogit粘弹模型,屈服后采用相关联的正则流动法则。采用该模型对规则海区内的海冰堆积过程进行了数值试验,计算的海冰堆积高度与其解析解一致。另外,在对渤海海冰动力过程中的海冰厚度、密集度、速度以及冰内应力进行的48小时数值模拟中,计算的冰厚分布与卫星遥感资料相符合。基于D-P准则的计算结果与Mohr-Coulomb(M-C)准则的结果相一致,但D-P准则克服了M-C准则计算塑性应力时的奇异现象,进而简化了计算过程。在以上数值模拟中,均采用了光滑质点动力学计算方法。以上数值计算均验证了基于D-P屈服准则的粘弹-塑性本构模型在海冰动力学中的可靠性。

热-力-粘弹耦合多孔FGVM梁的动力学特性

研究了初始轴向机械力作用下三参数Winkler-Pasternak粘弹性地基上多孔功能梯度粘弹性材料(FGVM)梁在热环境中的自由振动特性。考虑满足热传导方程的稳态温度分布以及材料性质的温度相关性,采用Kelvin-Voigt模型并由含孔隙率修正的混合幂率梯度分布来表征内含均匀孔隙FGVM梁的材料属性。基于n阶广义梁理论,在Hamilton体系下建立该系统动力学模型的控制方程;应用扩展型广义Navier法得到固支-固支、固支-简支、简支-简支这3种边界FGVM梁耦合振动输出响应的精确解;通过算例主要探究了梁理论、边界条件、热-力耦合效应、粘弹性地基系数、结构内阻尼系数、孔隙率、材料梯度指标、跨厚比以及振型阶次等诸多参数对FGVM梁动力学特性的影响。

采用活化能分布模型解析渣油的热反应动力学参数

在热重装置上以线性升温方式进行了5种渣油的热反应。采用活化能分布模型解析了渣油的非等温热重曲线,求取了热反应活化能分布。结果表明,5种渣油活化能分布曲线的峰高、峰宽及峰的位置各不相同。辽河北常压渣油活化能分布的均值E_0远小于其它4种减压渣油,峰低而宽;其它4种减压渣油活化能分布的均值从小到大依次为孤岛减渣、大庆减渣、胜利减渣和也门减渣,说明4种渣油中键能高、难于断裂和热反应活化能高的组分数量依次增加。孤岛减压渣油的峰窄而高,也门减压渣油的峰宽且矮,显示出孤岛减渣中不同组分的热反应活性比较接近,而也门减渣中各组分的热反应活化能更为分散且活化能均值较高,组分之间的热反应活性相差较大。渣油热反应活化能确实具有一定的分布,分布曲线的形状和位置体现了渣油的热反应特性,亦反映了其在化学组成上的差异。

弹性-粘弹性复合结构动力学模型验证

研究了弹性-粘弹性复合结构的动力学有限元模型的验证问题,提出了基于频率响应的模型验证方法。以粘弹材料夹芯复合板为研究对象,分别利用Matlab软件和Msc.Patran/Nastran软件进行有限元建模和频率响应分析,结果发现两种有限元模型的频率响应曲线非常吻合。这即验证了用Matlab软件建立的有限元模型的正确性,又表明该模型验证方法是可行的。

考虑动力学特性的航空发动机主轴球轴承热弹流分析

本文中以476728航空发动机主轴球轴承高速重载典型工况为算例,提出一种将轴承动力学分析和热弹流润滑分析相集成的数值算法,打破传统分析中二者在各自领域独立进行的局限性,提高了轴承数值计算的精确度.对比了传统拟动力学分析、集成分析和实验实测的最小膜厚,结果表明:集成分析结果与试验获得数据更为一致,证明本文的算法可行,能够更为准确地判断航空发动机主轴球轴承的润滑状态.探讨了航空发动机主轴球轴承结构参数曲率系数、初始接触角和滚动体数目对轴承接触应力、相对滑动速度、弹流润滑膜压力、膜厚和温度性能的影响,为航空发动机主轴球轴承的结构设计及优化提供重要理论依据.

混煤热解动力学模型适应性分析

本文选择内蒙烟煤和宁夏石嘴山无烟煤进行混煤的实验研究.利用热重测定混煤的失重曲线和失重速率曲线数据;采用Coats-Redfern积分法和Achar微分法对不同的反应模型求解所选煤样的热解宏观动力学参数,并确定最佳反应模型.热重曲线的分析表明,在混合煤样中,烟煤的比例大于50%时,少量无烟煤的加入对整个体系影响较大;通过对混合煤样的不同反应模型的线性模拟,选择了线性度较好的1级化学反应、2级扩散反应和2级缩核反应模型进行了低温段和高温段模拟,模拟结果表明,无论是积分法还是微分法,烟煤的活化能均低于无烟煤的活化能;微分法和积分法对多种反应模型模拟得到了一致的动力学反应模型,最终确定2级缩核反应模型为最佳模型.

水泥路面聚氨酯填缝料有限元粘弹模型参数研究

研究了水泥路面接缝聚氨酯填缝材料有限元粘弹模型的确定过程。首先用动态剪切流变仪对聚氨酯嵌缝胶进行应变扫描,确定线弹性范围,然后选择应力进行应力松弛试验,获得多温度应力松弛模量曲线;选择ANSYS软件中合适的模型对试验数据进行曲线拟合,得到有限元广义Maxwell模型和Prony级数形式输入的材料粘弹参数;再确立温度-力学参数的回归公式,推导其他温度的粘弹力学参数。

基于热力学理论的粘弹-粘塑性本构模型

本文以热力学理论为基础,将材料与时间相关的耗散行为解耦为粘弹性和粘塑性两个部分,构建相应的标量自由能函数和耗散势函数,通过内变量理论和广义正交法则推导出粘弹性模型本构方程、粘塑性流动法则和内变量演化方程。该模型反映内变量的能量耗散行为,物理意义明确,满足热力学基本定律。引入改进的向后差分法克服本构模型刚性微分方程组数值计算的稳定性问题,计算结果可以有效地描述材料的蠕变力学行为。通过模型参数分析表明：粘塑性流动方程参数对蠕变过渡段斜率有较强的控制作用,而内变量演化方程参数决定了稳定态应变率的大小。结合沥青混合料时间依赖性力学行为,本文构建了粘弹-粘塑性本构模型参数获取试验方案设计和拟合方法。

包膜黏弹特性及声驱动参数对相互作用微泡动力学行为的影响

关于多气泡相互作用的理论研究对于深入理解超声造影剂在医疗领域中的应用机理具有重要意义。本工作建立了一个2维轴对称有限元模型来研究流体环境中超声造影剂双气泡相互作用,讨论了驱动超声频率和气泡尺寸对气泡之间吸引和排斥趋势的影响,得到了气泡半径与气泡之间距离随时间变化的曲线,以及气泡周围流体速度场的细节,并且研究了气泡包膜参数(即表面张力系数和粘度系数)对气泡相互作用的影响.结果表明,相互作用中的气泡对整体的相对运动趋势由驱动频率和共振频率之间的关系决定;在超声参数固定时,气泡包膜的粘弹特性可用来调控气泡间相互作用强度。结果对实验中观察到的气泡聚集现象进行了合理解释,并为超声造影剂在医疗实践中的应用提供了基础理论支撑.

小麦和玉米秸秆热解反应与热解动力学分析

为了对生物质快速热解液化设备进行分析和计算 ,该文用热重、差热分析仪分别对小麦和玉米秸秆在不同升温速率下进行了热分析研究。结果表明 :小麦和玉米秸秆的热解特性基本一致 ,热解过程可以用同一种模型描述 ;随升温速率的提高 ,热解最高速率时的温度和热解最高速率明显提高。分析了小麦和玉米秸秆热解反应过程 ,提出了平行一阶反应动力学模型并计算出模型中各参数 ,将该模型的计算结果、现有一阶反应模型的计算结果分别和试验数据进行了对比 ,结果表明 。

调理脱水污泥的热解特性及动力学分析

利用TGA(Thermogravimetric analysis)热分析技术对污水处理厂原始污泥及调理脱水污泥进行了实验研究,获得了不同升温速率下污泥的TG(Thermogravimetric)和DTG失重曲线.实验发现,不同调理脱水污泥热解特性复杂,且热解动力学在不同转化率下对应的动力学反应也不同.并利用M-KAS(Kissinger-AkahiraSunose)模型和Discrete DAEM(Discrete distribute activation energy model)模型对不同调理污泥进行了动力学参数研究.结果表明,污泥的非等温热解过程包含3个失重阶段;升温速率影响污泥热解特征温度,随着升温速率的提高,失重曲线向高温区滑移.利用上述模型计算的动力学参数变化趋势表明所采用的Fenton及赤泥复合调理对污泥热解特性有很大影响,Fenton调理有助于污泥EPS(Extracellular polymeric substances)破坏,影响热解反应中的形核过程,进而影响热解动力学变化趋势;赤泥调理后,赤泥更容易与破坏的污泥细小颗粒结合,增加了污泥热解反应数量,影响整个污泥热解过程.从计算结果可以看出污泥热解由多步反应组成,整个热解过程动力学参数不断变化.

岩石弹粘塑性时效模型的遗传算法多参数辨识

应用遗传算法辨识岩石弹粘塑性时效模型的参数,实现了较好的多参数辨识效果。将研究成果应用到岩石工程,辨识反映工程岩体的弹粘塑性参数,也取得较好的辨识效果。

适配器新型基体材料热-粘-超弹本构模型研究

提出了一种描述导弹适配器新型基体材料PU2531在不同温度和不同应变率下的热粘超弹本构模型。利用准静态单轴压缩实验装置和分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,获得不同温度不同应变率下的聚氨酯弹性体的压缩应力-应变响应规律;建立了聚氨酯弹性体材料含温度效应项的粘-超弹本构模型,根据实验结果拟合了本构模型中的相关参数;编写了用户子程序VUMAT,单轴压缩实验结果与数值解模型结果吻合度较高,验证了所建立的本构模型及用户子程序的有效性。

动态再结晶动力学模型的研究

本文提出了依据热变形σ－ε信息确定动态再结晶分数的方法，建立了ε_（０．５）同变形工艺参数间的关系模型，构造了一种新的动力学表象模型。本文还提出了求解模型待定参数的数值方法。作为应用，考察了Ｓｔ４１钢热压缩条件下动态再结晶动力学行为。结果表明、动力学方程中的α值及ε_（０．５）指教同关于Ｃ－Ｍｎ钢报道值一致。

不同气氛下柴油热解及热动力学特性分析

利用热重分析技术研究了不同载气流量、载气气氛和升温速率下柴油的热解过程.比较分析了单一反应模型和DAEM模型对柴油热解动力学分析的适应性.结果表明,单一反应模型不能在整个温度区间内对柴油热解特性进行预测;而DAEM模型可以由3条不同升温速率下的失重曲线直接得到不同失重率下柴油热解的活化能分布和频率因子的值,较为准确地求解动力学参数.由DAEM模型所得的不同气氛下活化能分布曲线表明,CO2气氛中柴油稳定性更好;柴油在CO2气氛中比N2气氛中热解速度大.

一种直升机粘弹减摆器时域模型参数识别方法

在时域内建立了直升机粘弹减摆器的非线性模型。该模型基于不可逆热力学原理 ,在线性滞弹性位移场( Anelasticdisplacementfields,ADFs)模型的基础上 ,通过一组材料状态变量函数引入了粘弹性材料的非线性特性 ;文中以硅橡胶为研究对象 ,在粘弹减摆器实际工作中比较典型的幅值和频率范围内 ,进行了简谐实验 ,并通过两位移幅值 ( 0 .1 cm,0 .6cm)的应变 /应力滞迟回线直接进行模型参数识别。最后 ,通过与线化复模量、不同幅值的应变 /应力的滞迟回线等实验数据比较 ,证实了本文模型具有较好的可靠性 。

考虑温度影响的钢丝绳橡胶输送带粘弹性模型建立及压陷阻力分析

为了研究带式输送机运行过程中,输送带覆盖层与托辊的压陷阻力变化规律,以三元件固体模型为基础,考虑温度对输送带粘弹性能的影响,提出并建立一种考虑温度的三元件四变量热粘弹动力学参数模型。再利用变温动态压缩实验,得到不同温度下的动态加载力与时间的曲线,通过一阶傅里叶级数拟合和推导获得了输送带橡胶覆盖层的热粘弹动力学参数模型公式,并对公式的准确性进行了验证,最后建立了包含温度、带速等参数的输送带压陷阻力系数计算方程,分析了各因素对压陷阻力系数的影响,并通过实验验证了压陷阻力系数计算方程,研究结果为指导带式输送机的节能运行控制提供了依据。

基于粒子群优化算法的直升机粘弹减摆器模型参数优化计算

在时域内基于热不可逆原理建立了直升机粘弹减摆器的模型。通过模型参数绘制出粘弹减摆器在受剪力作用时的应力应变关系,并对模型参数进行了粒子群优化计算。结果表明:所建立的模型能够很好地反映粘弹减摆器的非线性特性,通过粒子群优化算法求解的模型参数使剪切应力应变关系曲线的总体误差更小,更能反映实际的变化关系。

基于程序的悬架衬套动力学特性参数识别与应用研究

以橡胶衬套为研究对象,介绍了一种非线性的仿真方法。利用FORTRAN语言对ADAMS中的GFOSUB文件进行编写,包括零部件的数学模型、参数识别、控制结构、循环结构。在ADAMS进行力学特性仿真时用GFOSUB文件代替橡胶衬套进行仿真试验。同时,利用FOR-TRAN语言编写了非线性橡胶衬套数学模型函数。在ADAMS中进行四台柱平顺性仿真试验对比。结果表明:非线性数学模型加速度幅值比线性降低5%~10%,频域峰值靠前0.5~2 Hz,更贴切实际情况。证明了悬架衬套的动力学特性对车辆平顺性能有着至关重要的作用。

环境条件下沥青路面热粘弹性温度应力计算

利用热粘弹性力学理论和有限元方法 ,以广义Maxwell模型模拟沥青混合料的粘弹特性 ,通过试验研究和理论推导得到其增量型热粘弹性本构关系 ,建立了环境条件下沥青路面的温度应力场有限元计算方法 .