基于MSC.Marc二次开发的土体等价非线性粘弹性模型

基于MSC.Marc软件的操作平台,利用二次开发编程接口USER SUB.HYPELA,开发了土体等价非线性粘弹性动本构模型的子程序。选择广州某个典型软弱场地为研究对象,对该场地的地震反应进行二维有限元分析,与专业的土层地震反应分析软件SHAKE91计算结果进行对比,验证了该模型二次开发的准确性和可用性,可有效用于地震非线性分析。

一种适合橡胶类材料的非线性粘弹性本构模型

借助非线性流变模型建立大变形情况非线性粘弹材料的本构关系 ,考虑到大多数橡胶类材料具有的几乎不可压缩性 ,以及体积响应和剪切响应的流变性能不同 ,将变形梯度乘法分解为等容部分和体积变形部分 ,给出了一种适合橡胶类材料的非线性粘弹性本构模型 ,并模拟了粘滞效应。对于极快或极慢的过程 ,该模型退化为橡胶弹性理论 ;在小变形情况下退化为经典的广义Maxwell粘弹性材料。模型与热力学第二定律相容 ,适合于大规模数值分析。

基于应力松弛试验下的沥青混合料非线性粘弹性模型研究

为了能够更好地分析沥青混合料的应力、应变变化的规律,通过对不同老化程度的沥青混合料AC-13C进行不同温度、不同应力水平下的应力松弛试验,得到其应力松弛模量随时间变化的关系曲线。并利用分数阶指数模型来表征沥青混合料的应力松弛性能,同时应用非线性回归方法得到各参数与老化时间、应变、温度的关系,确定最终的非线性粘弹性模型。研究结果表明,采用控制应变方式的应力松弛试验可用于评价沥青混合料的的应力松弛能力;沥青混合料的老化程度越高,其低温抗裂性能也就越差;温度越高,应力松弛的越快;初始应变的越小,其应力松弛能力也就越小,即初始应变小的松弛模量曲线相对平缓;利用分阶指数模型能较好地模拟沥青混合料的粘弹性性质,且与试验结果吻合得很好。

含两类内变量的一种非线性粘弹性本构模型

提出了描述非线性粘弹性材料微损伤演化的两类内变量，一类是描述粘性耗散的内变量，它服从Ｏｎｓａｇｅｒ原理；另一类是描述损伤耗散的内变量，它不服从Ｏｎｓａｇｅｒ原理，而由细观力学的规律确定．并在此基础上构造了一个含两类内变量的自由能密度函数。

开孔粘弹性薄板的非线性数学模型

应力函数的多值性和位移单值性要求,是开孔薄板大挠度问题中必须注意的两个方面。本文利用线粘弹性力学中的Boltzmann蠕变律,把开孔弹性薄板大挠度问题的一般数学理论推广到开孔粘弹性薄板。在考察应力函数的多值性和位移单值性条件的基础上,提出了开孔粘弹性薄板的控制方程和初、边值条件,系统地建立了开孔粘弹性薄板非线性分析的三类初一边值问题。

一个非线性粘弹性本构模型及其在聚合物材料中的应用

在引用三维Stieltjes卷积形式的简化非线性粘弹性本构关系和三维本构关系的弹性回复对应原理的基础上,提出了一个新的非线性粘弹性本构模型,运用该本构模型对聚丙烯材料在不同应变率条件下的单轴拉伸和已知等幅循环应变历史两种情形的应力响应进行预报.理论计算表明,建立在弹性回复对应原理基础上的非线性粘弹性本构模型能够对聚合物一类非线性粘弹性材料的本构行为进行合理的描述.图9,参23.

粘弹性板热机耦合非线性振动(Ⅰ)——动力学模型

建立了横向周期荷载、面内均布荷载和温度场作用下,考虑热传导效应的粘弹性矩形板的热机耦合非线性动力学模型。基于薄板大挠度Karman理论和用Boltzmann叠加原理描述的粘弹性材料本构方程、动力学平衡方程和热粘弹能量原理建立了考虑热传导效应的粘弹性矩形板的热机耦合非线性动力学模型,并用Galerkin方法将该热机耦合非线性动力学模型转化为非线性微分-积分动力系统。研究表明:1)在热传导系数和热膨胀都为0时,该热机耦合非线性动力学模型退化为粘弹性板动力学模型;2)在热传导系数为0而热膨胀不为0时,该热机耦合动力学模型简化为仅考虑热膨胀时的粘弹性板动力学模型;3)当材料的粘性项为0时,即动力学模型中积分项为0时,该热机耦合动力学模型退化为热机耦合弹性板动力学模型。

非线性粘弹性平面问题的数学模型及其失记效应

本文以位移为基本未知量,利用非线性粘弹性力学中的Leaderman本构关系和线性几何假设,建立了非线性粘弹性平面问题的数学模型;在粘弹性泊松比为常数的情况下,利用Titchmarsh定理和Laplace变换法证明了非线性粘弹性平面问题与非线性弹性平面问题之间存在着某些对应关系。对应关系为粘弹性问题的求解提供了一种新的思路,利用这些关系可直接从相应弹性问题获得粘弹性平面问题的部分响应,与传统的时域有限差分法相比,计算时间明显缩短。另外,对应关系也揭示了粘弹性结构的失记效应,即结构的部分响应仅与外部输入的现时值有关,而与其历史无关。

基于ABAQUS的非线性粘弹性本构模型二次开发

基于大型非线性有限元软件ABAQUS/EXPLICIT所提供的用户材料子程序接口VUMAT,对非线性粘弹性本构模型进行二次开发。通过标准犬骨单轴拉伸算例,验证了子程序的有效性,弥补了ABAQUS仅含线性粘弹性本构模型的不足。文中详述了材料子程序开发流程,探讨了涉及的诸多实用技术,可为用户扩充ABAQUS的材料模型提供参考。

非线性粘弹性大挠度梁的动力学模型及其简化

本文建立了描述几何非线性均匀梁动力学行为的偏微分—积分方程,梁的材料满足Leaderman非线性本构关系,对于两端简支的情形用Galerkin方法进行了截断简化为常微分—积分方程,然后通过引进附加变量的方法进一步简化为常微分方程组。

非线性粘弹性梁——柱的动力学模型及其简化

对材料满足Leaderman非线性本构关系、且两端简支的梁—柱的动学模型运用Calerkin方法进行截数据简化变为常微分—积分 。

材料和几何非线性粘弹性柱的动力学模型及其简化

建立了描述具有几何和物理非线性均匀柱动力学行为的偏微分—积分方程 ,柱的材料满足Leadder man非线性本构关系 .对于两端简支的情形 ,采用Galerkin方法简化为常微分—积分方程 ;

橡胶材料非线性高弹-粘弹性本构模型的研究

建立橡胶材料的非线性高弹-粘弹性本构模型。高弹-粘弹性本构模型的总应力可分解为弹性应力与粘性应力之和,考虑到应力松弛的影响,将粘性应力分解为在加载与卸载过程中应变变化产生的粘性应力与应力松弛产生的反作用力之和。对比测试与模拟数据以验证本构模型的可靠性。结果表明:本构模型能同时模拟加载、卸载与应力松弛过程,应力松弛与多步应力松弛试验也验证了本构模型的非线性与对时间的依赖性,进一步说明本构模型的可靠性与合理性。

有限变形下橡胶材料非线性高弹-粘弹性本构模型

基于唯象学原理提出一种适用于橡胶材料在有限应变条件下的非线性高弹-粘弹性本构模型。该模型将应力拆分为两部分:基于Yeoh模型计算得到的高弹性应力和由Boltzmann叠加原理计算得到的带有率依赖性的粘弹性应力。该本构模型中具有应变依赖性的高弹性应力通过修正Zener模型中的非线性弹簧表示,具有时间及应变依赖性的粘弹性应力通过修正Zener模型中的非线性Maxwell模型表示。利用此本构模型模拟不同应变下的拉伸、回复、应力松弛及多步松弛的复杂加载过程,与试验结果的吻合性良好,说明该本构模型合理、可靠。

硅橡胶基电流变弹性体的动态粘弹性及非线性本构模型

对电流变弹性体(electrorheological elastomers,EREs)的动态粘弹性及本构模型进行研究。以硅橡胶为基体,TiO2/尿素核壳颗粒为功能分散相,在1kV/mm取向电场条件下固化,制备颗粒体积含量为30%的各同异性ERE。在不同电场强度、剪切频率、应变幅值下测试ERE的应力-应变滞回曲线,并分析各工况下ERE的动态粘弹性,得到电场强度、应变幅值、剪切频率等因素对ERE动态粘弹性的影响规律。在实验基础上,建立了基于修正Bouc-Wen模型的ERE非线性本构模型,并识别出模型参数。结果表明,该本构模型模拟结果与试验数据吻合较好,说明该模型能够准确表征材料的动态粘弹性和非线性特征。

一类非线性粘弹性梁的动力学模型及其简化

建立了描述均匀粘弹性梁动力学行为的偏微分—积分方程,梁的材料满足Leaderman非线性本构关系,对于两端简支的情形用Galerkin方法进行了截断简化为常微分—积分方程,对于特定材料进一步简化为常微分方程。

循环加载下复合推进剂的非线性热粘弹性本构模型

复合推进剂在动态加载下伴随着自热效应,即存在明显的温度升高现象。为了定量描述这种热力耦合特性,基于不可逆热力学理论建立了非线性热粘弹性本构模型和相应的数值算法,编写了基于Abaqus的用户子程序,并通过实验验证了数值算法的正确性。研究结果发现,非线性本构模型成功地描述了复合推进剂在不同加载模式下的非线性力学行为和自热效应,自热效应对复合推进剂的力学行为有着直接影响,与不考虑自热效应相比,循环加载下应力-应变滞回圈的斜率降低显著,表明力学性能已受到自身温度升高的影响。结果表明,考虑自热效应的热力耦合本构模型能更准确地描述复合推进剂的循环力学行为,滞回圈的形状与实验结果更为吻合,斜率误差在10%以内。

含热传导效应粘弹性板耦合非线性动力分析模型

基于薄板大挠度Karman理论和用Boltzmann叠加原理描述的粘弹性材料本构方程、动力学平衡方程和热粘弹能量原理建立了横向周期荷载、面内均布荷载和温度场作用下,考虑热传导效应的粘弹性矩形板的热机耦合非线性动力学模型,并用Galerkin方法将该热机耦合非线性动力学模型转化为非线性微分-积分动力系统.且该热机耦合非线性动力学模型可以退化为粘弹性板动力学模型、仅含热膨胀效应粘弹性板动力学模型和热机耦合弹性板动力学模型.

粘弹性阻尼器连接的相邻结构非线性随机地震反应分析

本文用随机等价线性化方法探讨了相邻结构之间用粘弹性阻尼器连接后的非线性随机地震反应。分析发现：在小震作用下，粘弹性阻尼器对相邻结构可以同时达到较好的控制效果；但是在强烈地震作用下，安装粘弹性阻尼器后有可能会在减少一个结构的地震反应的同时，增大另外一个结构的地震反应。

堤坝非线性地震响应的离散型剪切条模型等价线性化方法

基于一维剪切梁计算模型,对堤坝非线性地震动力响应提出了改进的等价线性化方法。首先,考虑土的剪切刚度与阻尼的层状分布,建立了离散型剪切条计算模型,通过求解确定了堤坝的自振特性,基于黏线弹性模型给出了堤坝地震反应封闭形式的解答,然后,将所得到的黏线弹性解答与等价线性化方法相结合,通过反复迭代使每层的模量和阻尼比与其自身的剪应变相协调,由此确定与堤坝非线性系统相等效的线性体系,并以所得到的地震响应作为非线性地震响应的近似解;最后,通过对算例的数值计算与分析论证了这种以剪切条模型为基础的堤坝非线性地震响应等价线性化方法的合理性。