含反射裂缝沥青路面粘弹性损伤分析

利用粘弹性与损伤的分析理论 ,对含反射裂缝沥青路面进行了三维粘弹性有限元分析 ,模拟了裂缝的扩展过程 ,得到了不同加载时间和不同变温的裂缝扩展情况 ;三种变温条件下 ,对损伤区和断裂区定量分析表明 ,当气温低于 - 2 0℃时 ,路面劣化加剧 .探讨了不同初始裂缝长度对路面劣化的影响 ,结果表明 ,初始裂缝长度对路面劣化影响显著 ;损伤因子和裂缝长度的变化趋势相似 ,均可以用来评价路面的疲劳寿命 .

含表面裂缝沥青路面粘弹性损伤分析

利用粘弹性与损伤的分析理论 ,对含表面裂缝沥青路面进行了有限元分析 ,模拟了裂缝的扩展过程 ,得到了不同加载时间和不同变温的裂缝扩展情况。

考虑损伤的粘弹性梁的纯弯曲

根据粘弹性损伤理论,分析了带损伤粘弹性矩形梁在受纯弯曲时损伤对应力的影响,得到了在Laplace变换域内损伤场和应力场的分布.利用Laplace数值逆变换,分别得到了损伤弹性梁和损伤粘弹性梁的最大应力和最大损伤值,分析了材料的粘性对梁内应力和损伤的影响.

考虑损伤时带微孔粘弹性体的应力分布

本文根据粘弹性理论和带空洞材料的线性理论,利用Laplace变换及其逆变换,给出了粘弹性损伤材料的一种本构模型。应用这种本构关系,讨论了带损伤的圆环形板或圆筒体在内外压力作用下的平面问题。得到了圆孔边缘附近的应力场和损伤增量场的分布情况;同时根据Laplace变换的终值定理,得到圆环或圆筒的终态应力和损伤增量的分布。并分析了工程中的一个典型的例子,得到了最终损伤的一种近似分布,可为工程设计提供一定的参考。

损伤粘弹性厚板的基本动力学方程

该文从粘弹性损伤的基本方程出发,采用带损伤的粘弹性积分型本构关系,利用推导弹性厚板方程相类似的方法,推导了带损伤粘弹性厚板含剪切、挤压及转动惯性效应的动力学方程.它是损伤弹性薄板动力学方程的推广.因此,当不考虑剪切、挤压和转动惯性效应时,此方程还可退化得到粘弹性损伤薄板的动力学方程.

含损伤粘弹性本构及其在有限元分析中的实现

为研究固体发动机药柱的损伤粘弹性行为,针对一种耦合损伤的三维非线性粘弹性本构模型,采用积分算法对其进行了数值离散,导出了本构方程的增量有限元形式。针对该增量型本构方程对应的非线性方程组,建立了采用Newton-Raphson迭代法求解的应力更新方法,并基于Abaqus软件和Fortran语言开发了相应材料本构子程序,最后应用算例对所设计数值方法及程序进行了验证与分析。结果表明,本文有限元解与对应解析解吻合良好,保持了很高的精度,所设计方法及程序有效,可应用于实际型号发动机药柱损伤结构分析。

损伤粘弹性Timoshenko梁的拟静态力学行为分析

从考虑损伤的粘弹性材料———一种卷积型本构关系出发,应用Timoshenko梁的基本变形假设,建立损伤粘弹性Timoshenko梁的静、动力学行为研究的数学模型.分析了损伤粘弹性Timoshenko梁在阶跃载荷作用下的准静态力学行为,在Laplace域中得到了挠度和损伤的解析表达式.应用数值逆变换技术,考察了材料粘性参数对梁的挠度和损伤的影响,得到不同时刻损伤和挠度随时间的变化曲线.

在有限变形条件下损伤粘弹性梁的动力学行为

本文在有限变形条件下,根据损伤粘弹性材料的一种卷积型本构关系和温克列假设,建立了粘弹性基础上损伤粘弹性Timoshenko梁的控制方程。这是一组非线性积分——偏微分方程。为了便于分析,首先利用Galerkin方法对该方程组进行简化,得到一组非线性积分-常微分方程。然后应用非线性动力学中的数值方法,分析了粘弹性地基上损伤粘弹性Timoshenko梁的非线性动力学行为,得到了简化系统的相平面图、Poincare截面和分叉图等。考察了材料参数和载荷参数等对梁的动力学行为的影响。特别,考察了基础和损伤对粘弹性梁的动力学行为的影响。

损伤粘弹性力学的广义变分原理及应用

从粘弹性材料的Boltzmann迭加原理和带空洞材料的线弹性本构关系出发,提出了一种损伤粘弹性材料具有广义力场的本构模型· 应用变积方法得到了以卷积形式表示的泛函,并建立了损伤粘弹性固体的广义变分原理和广义势能原理· 把它们应用于带损伤的粘弹性Timoshenko梁,得到了Timoshenko梁的统一的运动微分方程。

几何非线性的损伤粘弹性Timoshenko梁的动力学行为

从考虑损伤的粘弹性材料的一种卷积型本构关系出发,建立了在有限变形下损伤粘弹性Timoshenko 梁的控制方程.利用Galerkin方法对该组方程进行简化,得到一组非线性积分-常微分方程.然后应用非线性动力学数值分析方法,如相平面图,Poincare截面分析了载荷参数对非线性损伤粘弹性Timoshenko梁动力学性能的影响.特别考察了损伤对粘弹性梁的动力学行为的影响.

非线性损伤粘弹性薄板准静态力学行为分析

基于损伤粘弹性材料的一种卷积型本构关系和大挠度薄板的von Kármán假设,给出了损伤粘弹性薄板准静态问题的数学模型,其控制方程为一组非线性积分-偏微分型方程.采用Galerkin截断技术,将原积分-偏微分系统化为积分系统.然后采用四阶的Runge-Kutta法在数值上得到了损伤粘弹性薄板的准静态问题的解.

几何非线性损伤粘弹性中厚板的动力学行为分析

根据Timoshenko几何变形假设和Boltzmann叠加原理,推导出控制损伤粘弹性Timoshenko中厚板的非线性动力方程以及简化的Galerkin截断方程组;然后利用非线性动力系统中的数值方法求解了简化方程组.通过分析可知,板在谐载荷的作用下,具有非常丰富的动力学特性.同时研究了板的几何参数、材料参数及载荷参数对损伤粘弹性中厚板动力学行为的影响.

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。

沥青混合料SPT重复荷载试验评价指标研究

通过对简单性能试验(SPT)试验指标(动态模量|E*|、流变时间Ft和流变次数Fn)的分析及试验结果的处理,发现Fn受取样间隔不同而变化,具有不稳定性,作为点指标,具有不合理性。新评价指标应变率SR和理论Fn与不同混合料动稳定度变化规律一致,可用于评价SPT试验。新指标是由粘弹性损伤力学模型通过origin7.5软件拟合得到的,不受试验和试件误差的影响,值得推广。

地下空腔倒塌分析

采用粘弹性损伤本构关系描述了有裂纹的岩石行为，分析了地下球形空腔倒塌过程。

博士科研成果简介(八)

我军的第一位工学博士沈怀荣为我校力学专家周明鸂教授的博士研究生,1985年9月通过博士论文答辩,1986年3月获工学博士学位,成为我军的第一位工学博士。他的博士论文《固体推进剂的粘弹性损伤分析及有关理论探讨》涉及到不可逆过程热力学、粘弹性理论、损伤力学、聚合物材料的微观结构和电子计算机技术等方面的知识。论文通过严谨的理论分析和大量的实验研究,首次提出了粘弹性损伤的概念,建立了考虑损伤影响的非线性粘弹本构关系。沈怀荣的工作成果在粘弹损伤材料的非线性本构理论及相应的结构非线性分析技术方面已处于国际先进地位并正在直接服务于国防现代化建设。他的论文受到了答辩委员会专家们的一致好评,被认为是一篇理论联系实际的优秀博士论文。

再生沥青混合料的低温及中温抗裂性能分析

为研究废旧沥青路面材料(RAP)对热拌再生沥青混合料抗裂性能的影响,分别采用圆盘拉伸试验(DCT)和疲劳拉伸试验对再生沥青混合料的低温抗裂性及中温抗疲劳性能进行了试验研究。首先,采用DCT试验对再生沥青混合料试件进行了断裂试验,并采用韧性指数(Toughness Index)对再生沥青混合料的低温抗裂性能进行评价;其次,采用拉伸试验对再生沥青混合料进行了单轴拉伸疲劳试验,并通过简化的粘弹性连续损伤模型(S-VECD),确定了不同再生沥青混合料的损伤特征曲线(DCC),和基于能量的疲劳失效标准与疲劳加载次数之间的关系(GR-Nf),对不同再生沥青混合料的抗疲劳性能进行了研究。综合两种试验结果表明,随着RAP含量的增加,沥青混合料的低温抗裂性能及中温抗疲劳性能均有不同程度的降低,在实际应用中应加以控制。

冻土单轴动态加载下的力学性能

研究冻土的动态力学性能对于地下工程人工冻结法施工等具有重要意义．本文应用分离式霍普金森压杆（SHPB），研究了冻土单轴动态加载下的力学性能，涉及3、8、-13、-17、-23和28℃共6个负温的冻土，应变率范围350～1200S．获得了相应条件下的冻土应力应变关系．冻土的单轴动态应力应变曲线具有脆性特征．发现冻土具有温度和应变率效应，其强度随温度降低和应变率增大而增大，最终应变随应变率增大而增大．冻土温度越低，应变率敏感性越强；加载应变率越高，冻土的温度效应越显著．文中提出的粘弹性损伤型本构模型能够较好的描述6个温度冻土的应力应变关系．