纯剪切应变状态下天然橡胶元件的疲劳损伤特性

应用有限元分析与计算技术研究了橡胶元件实现纯剪切状态的设计要求,并计算了其5种疲劳损伤评价参数;通过加载扭转角位移实测了环形橡胶剪切试件的纯剪切疲劳损伤寿命,观察了该试件的疲劳失效位置和裂纹扩展方向;建立了疲劳损伤评价参数与纯剪切疲劳损伤寿命的幂函数模型。结果表明,环形橡胶剪切试件的内径与其厚度及高度的比值均约为10时,承载后可近似实现纯剪切应变状态;以转矩下降率25%为失效标准时,填充炭黑天然橡胶试件的纯剪切疲劳损伤寿命与其角位移、对数主应变、应变能密度、柯西主应力及剪切应变均存在较强的幂函数关系;环形橡胶剪切试件的裂纹扩展方向与其轴线方向成约45°角,且裂纹的产生位置为试件的应变集中区域。

形状记忆合金的剪切本构模型

利用形状记忆因子的概念,建立了用于描述纯剪切状态下形状记忆合金(SMA)相变行为的形状记忆演化方程.在假设SMA为各向同性材料和利用三维细观力学本构方程的前提下,推导了纯剪切状态下SMA的力学本构方程.所建立的形状记忆演化方程和力学本构方程中的材料常数均可以通过宏观实验来测定,便于工程实际中的应用.数值计算结果表明,所建立的形状记忆演化方程能正确地描述纯剪切状态下SMA发生在奥氏体、孪晶马氏体和非孪晶马氏体间的相变行为,力学本构方程可再现形状记忆效应和超弹性的热力学过程.

关于3个力学常数关系的5种简证方法

各向同性材料一般都有3个力学弹性常数,即弹性模量E、泊松比ν和剪切弹性模量G。结合lamé常数、纯剪切应力状态、应变能密度等概念,利用广义胡克定律、主应变方向公式等,对它们之间存在的G=E2(1+ν)的关系给出了5种简明扼要的证明方法。