聚四氟乙烯膜材黏弹性本构关系

为研究聚四氟乙烯(PTFE)膜材的黏弹性本构关系,进行了蠕变试验和应力松弛试验,考虑了初始拉伸速率、初始应力对于PTFE膜材黏弹性性能的影响,并采用常用的黏弹性本构关系模型对试验数据进行了拟合,分析了应力松弛和蠕变之间的相互转化关系。研究表明:PTFE膜材具有明显的黏弹性性能,在设计中应予以考虑;初始应力对膜材料的黏弹性性能影响明显,初始应力越大,黏弹性越明显,而初始拉伸速率的影响相对较小;五元件广义Kelvin模型、Burgers模型、分指数模型能够较好地预测膜材料的蠕变黏弹性性能,而基于金属材料的蠕变-应力松弛转化关系不能直接用于分析PTFE膜材的黏弹性转化关系。

川滇地块东边界中南段构造应力分布特征与历史强震活动关系的数值模拟

本文以构造应力场观测结果、岩石圈流变特性为约束,采用摩擦接触单元反映断裂带空间分段特征,以最接近真实地下环境的非线性黏弹性材料为模型的本构关系,建立包括安宁河—则木河—小江断裂带的三维有限元模型,模拟在速度边界条件和重力势能等动力因素共同作用下的断裂带应力分布特性.研究结果表明,模拟得到的断裂带现今构造应力场与地震活动有明显的对应关系,应力比较集中的区域,如石棉、西昌、巧家、东川附近,极有可能是未来的地震危险区域.

基于ZWT方程的线黏弹性球面波分析

针对时间尺度为1~100μs的爆炸冲击加载,忽略低频Maxwell体的松弛效应,同时为简化分析,忽略非线性弹簧效应项,推导了三维应力状态下的线黏弹性ZWT本构关系。基于球面波的基本动力学方程,结合ZWT线黏弹性本构关系,得到了以位移u表征的三阶波动方程。利用该方程分析固体介质中线黏弹性球面波传播过程中的吸收和弥散现象,得知:高频球面波的衰减因子趋于常数,相速趋于高频下的纵波速度;低频球面波的衰减因子和圆频率ω的平方成正比,其相速趋于低频下的纵波速度;低频球面波的纵波波速低于高频球面波的纵波波速,两者的比值和介质的泊松比、弹性模量及Maxwell体弹性模量相关。

高性能纤维沥青混凝土黏弹性行为研究

基于修正的标准线性固体模型的黏弹性本构关系,建立纤维沥青混凝土材料车辙预估模型,定量描述纤维体积率、纤维长度比及环境温度对车辙形变的影响。结果表明:纤维体积率、纤维长度比及环境温度与车辙相对形变量都呈一定的线性关系,并给出准确的线性表达式。最后,通过掺入PAN纤维的AC-13型沥青混合料的马歇尔试验和室内车辙试验,验证纤维沥青混凝土材料车辙预估模型的合理性与有效性。

点火载荷下翼柱型装药结构完整性数值分析

针对固体火箭发动机翼柱型装药在点火载荷下结构完整性问题,提出了一种考虑三维损伤黏弹性本构性的数值模拟方法。基于商业有限元软件的二次开发平台,编写用户子程序,展开有限元数值计算,获取翼柱型装药在固化降温、点火载荷下装药结构的应力、应变与位移场分布。结果表明,在温度载荷与点火载荷下,药柱内表面变形模式是不同的。然而,不管在温度载荷或点火载荷下,在翼槽处装药Von Mise应力与Von Mises应变高于其他部位。此方法可应用于固体火箭发动机装药结构完整性安全评估。

混凝土材料黏滞系数的测试技术及试验研究

针对固体材料弹性阶段内阻尼,采用黏弹性材料本构关系,通过振型分解法推导建立了简谐荷载激励下材料黏滞系数的测试理论,包括存在钢筋的情况;利用三点弯曲梁式材料阻尼测试装置,对6种不同配合比复合纤维增强阻尼混凝土的黏滞系数进行了试验测试,表明测试理论的可行性,并对试验结果进行了简要探讨。

由球面波径向质点速度实测数据反演材料黏弹性本构参数

如何由球面波实测数据反演黏弹性材料本构关系是一个富有挑战性的问题。从基于ZWT线性黏弹性本构方程建立的黏弹性球面波的控制方程组出发,根据强间断波阵面的衰减特性,提出了一个由一系列质点速度实测波形求试件动态黏弹性本构方程的新方法。首先,当材料准静态特性已知时,通过实测球面波的传播速度可确定材料的高频弹性模量;再通过实测强间断波的衰减因子可确定材料的高频松弛时间,从而可确定全部黏弹性本构参数。由反演获得的黏弹性本构模型,用特征线数值法计算黏弹性球面波,其质点速度波形的预示与实测取得了令人满意的一致性结果。

基于波动理论的桩-土体系地震响应的数值分析

【目的】研究桩-土体系地震响应特征,为工程抗震研究提供参考。【方法】基于动力平衡方程,推导黏弹性土介质的波动方程,利用伽辽金加权余量法,建立波动方程时域的离散形式;借助ABAQUS软件,采用有限元和无限元耦合的数值方法,对水平地震作用下桩的动力响应进行数值计算;分析桩的长径比、上部结构质量和桩-土接触面不同时,桩-土体系对地震波的响应特征。【结果】桩的长径比越小,桩的变形越大;上部结构质量越大,惯性力越大,对桩顶部附近桩身的影响越大;桩-土接触面有滑移无开裂时桩的加速度响应明显较无滑移无开裂时大。【结论】水平地震作用下桩土体系中的桩体横向地震响应受桩的长径比、上部结构质量、桩-土接触面特性等因素的影响。在今后的桩基抗震设计中,可以根据桩体横向变形的规律,针对这些因素合理地选择桩基设计方案,从而提高桩体及其上部结构的抗震性能。