基于修正Burgers模型的沥青混合料粘弹性蠕变损伤时-温激励特性研究

为研究沥青混合料蠕变特性与其时-温条件下的蠕变规律,准确反映沥青混合料蠕变过程及蠕变数值,引入反映材料内部损伤效应的损伤因子,对Burgers模型进行非线性修正,建立修正Burgers蠕变模型,并通过沥青混合料单轴压缩蠕变实验和离散元PFC模拟蠕变试验进行对比分析,以验证模型的可靠性.研究结果表明:通过修正模型对实验结果的拟合分析,得出沥青混合料时-温蠕变过程的5个发展阶段及各自特点;推导出不同温度沥青混合料蠕变值计算公式;建立的非线性材料损伤蠕变模型可较好地描述沥青混合料蠕变过程.

考虑细观损伤的推进剂粘弹性多尺度本构模型研究

为了深入研究固体推进剂细观损伤行为及对其宏观力学性能的影响,在223~333 K温度下对硝酸酯增塑聚醚推进剂(NEPE)推进剂开展了单轴拉伸和应力松弛试验,获得了相应的应力应变曲线及松弛模量主曲线。在有限变形下开发了考虑细观损伤的非线性粘弹性本构模型,该模型通过将微空洞演化与温度、应变率、围压及循环加载损伤等因素关联实现对推进剂力学性能的多尺度分析。通过有限元软件ABAQUS对模型进行了二次开发,并基于试验数据确定了模型参数,之后将模型应用于预测推进剂在不同加载下的力学响应。结果表明,该模型能够准确预测推进剂在宽温(223~333 K)和加载速率(1~200 mm·min^(-1))下的单轴拉伸响应,并且适用于循环加载、围压试验和双轴加载试验,验证了该模型在复杂应力状态下的有效性。该模型所需参数较少且易于嵌入商用软件,可为发动机推装药结构完整性的多尺度分析提供一定的理论指导。

粘弹性材料钻削温度预测模型的建立与应用

粘弹性材料兼有弹性固体和粘性流体的特性,传统的热分析方法无法准确描述同时发生的粘性和弹性变形。针对该复杂材料特性的材料去除过程中的温度场研究是十分稀少的,提出将机器学习算法应用到药柱钻削加工的温度预测当中。首先利用线性回归进行拟合,侧面证明该模型的非线性。其次利用随机森林和BP神经网络算法进行建模,随机森林模型的随机特性使其具有一定的抗噪能力,BP神经网络模型精度最高,决定系数达到0.989。利用BP神经网络模型的预测功能实现加工过程的提前防控,优化加工参数组合,实现高效安全生产。

粘弹性力学模型在纺织领域的应用现状与发展

粘弹性力学模型广泛应用于表征纺织材料的力学性能,本文从粘弹性力学模型的基本原理、常见力学模型及其在纺织材料中的应用等方面,概述了粘弹性力学模型在纺织领域的发展。结果表明:二元件模型可以简便地反映纺织材料的变形特征;三元件模型在反映纤维的应力松弛及蠕变和纱线的拉伸性能方面具有普适性;四元件模型能精准地预测纺织材料的应力松弛及蠕变规律;此外,还讨论了力学模型在纺织复合材料领域的应用。纺织材料粘弹性力学模型应用现状的研究为纺织材料在多领域的应用提供了参考。

以Burgers体模型模拟震后粘弹性松弛效应

运用有限元数值方法、以Burgers体为粘弹介质模型模拟了震后地表形变。计算结果表明:以Burgers体为粘弹介质模型可以解释地震引起的瞬时弹性响应、呈指数衰减的短期响应与线性增加的稳态长期响应。分析认为,以Burgers体为粘弹介质模型可以解决Maxwell体和Kelvin体在模拟震后短期和长期形变时的不协调问题。

基于Burgers模型的沥青混合料室内车辙试验粘弹性分析

由于沥青混合料特有的粘弹性力学特性和易受温度影响的性质,使得路面在通车后就出现车辙病害。笔者利用Burgers粘弹性模型,推导了室内循环荷载作用下单层车辙板的永久变形公式。对添加车辙王、SBS改性沥青和普通基质沥青的AC-20C型混合料进行不同温度下的室内车辙试验。利用1stopt软件反算出3种不同类型混合料的Burgers粘弹性模型的粘弹性参数,分析了不同添加剂及温度与粘弹性参数的关系,希望为沥青混合料的设计提供参考。

带支撑广义Maxwell粘弹性阻尼耗能结构风振响应分析

工程中粘弹性阻尼器的安装通过支撑与结构进行连接,但在安装粘弹性阻尼器的耗能结构随机响应分析中,为了简化计算过程,将支撑的刚度看作无穷大或者忽略支撑刚度的影响。实际上,对支撑刚度的影响加以考虑更能符合工程实际。针对考虑支撑刚度影响的粘弹性阻尼耗能结构风振响应分析过程复杂的问题,提出了一种求解考虑支撑影响的广义Maxwell粘弹性阻尼耗能结构基于Davenport谱风振响应的简明解析解法。在广义Maxwell粘弹性阻尼器微分型本构模型基础上,给出了考虑支撑刚度的粘弹性阻尼器等效本构关系。将粘弹性阻尼器等效本构关系与结构运动方程联立,采用复模态法将其解耦,获得结构风振响应的统一表达式。将耗能结构在Davenport风速谱下的系列响应功率谱密度函数分解为频域响应函数与Davenport功率谱密度函数的乘积形式,基于随机振动理论中谱矩的定义,对响应功率谱密度函数积分后获得无积分项的系列响应谱矩表达式。在算例中通过与虚拟激励法计算结果对比,验证了所提解法的准确性,并分析了支撑刚度在耗能系统中的影响。

基于Burger’s蠕变模型的采矿车行驶海底稀软底质下陷研究

在陆地矿产资源日渐枯竭的今天,深海矿产资源已成为全球各个国家争相开采与利用的焦点,深海采矿车是实现深海矿产资源开采的重要装备。海底稀软底质是一种承载力与抗剪强度极低的特殊底质,在采矿作业中,深海稀软底质的物理力学特性直接影响采矿车行走的稳定性。文章选取Burger’s接触模型作为深海稀软底质的本构模型,对某海域海底稀软原状土开展室内三轴试验,通过PFC3D颗粒流数值模拟实验对比实际三轴试验,对稀软底质的Burger’s蠕变模型进行参数标定,同时依据标定结果改变相应参数,针对5种不同底质条件的工况,建立海底采矿车的数字仿真模型,模拟各工况下采矿车在不同行驶速度时的下陷深度。结果显示,下陷深度会随行驶速度呈非线性变化,在一定范围内随着行驶速度的增大而减少并逐渐趋于稳定。同时结果还表明,该区域海底稀软底质具有更高的黏粒含量(38.1%~48.4%)、含水率(88.13%~137.79%)和压缩性(压缩系数:1.86~3.73 MPa^(-1),压缩模量:1.26~2.13 MPa),具有更低的密度(1.3~1.5 g/cm^(3))和强度特性(贯入阻力:0.19~1.32 N,黏聚力:3.7~6.9 kPa,内摩擦角:2.4°~3.9°),即承载力较低,蠕变性能较强。本研究在宏观上做了一般的探讨,为类似参数的稀软底质下海底采矿车的运行安全控制提供了较好借鉴与依据。

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。

基于等效梁模型的叶片榫根粘弹性阻尼减振解析分析

在叶片的榫根添加粘弹性阻尼块是一种重要的被动阻尼振动控制方法。文中研发了一个等效梁模型来实现上述榫根添加粘弹性阻尼块叶片系统振动特性的解析分析。首先,简要介绍了将叶片等效成悬臂梁模型的建模思想。进一步,在考虑榫根摩擦及合理地引入粘弹性阻尼块材料参数的基础上,采用能量法完成了基于等效梁模型叶片系统的解析建模,并给出了求解固有特性和振动响应的方法。再则,进行了实例研究,采用所研发的模型分析了榫根添加ZN-33型粘弹性阻尼块叶片系统的1阶振动特性,并将相关结果与ANSYS求解结果比对以证明所研发模型的合理性。最后,基于所创建的模型讨论了粘弹性阻尼块参数对叶片系统振动特性的影响。结果表明:增加阻尼块厚度、储能模量和损耗因子对叶片减振有利。

考虑沥青混合料空隙率的蠕变特性及改进Burgers模型

为了更为精确的分析不同空隙类型沥青混合料的抗变形性能的影响,在经典的Burgers模型上进行改进,添加了一个非线性元件,得到改进的Burgers模型,将模型的宏观参数转化为离散元PFC的微观参数,植入PFC程序,用于分析不同空隙特征沥青混合料的抗变形性能。结果表明:改进Burgers模型能较好地表征空隙率较大的沥青混合料的蠕变特性,且空隙率较大的沥青混合料在加载过程中相比与空隙率较小的沥青混合料的非线性蠕变变形更为明显,同时,改进Burgers模型可较好地预测在不同温度条件下不同空隙类型的沥青混合料的蠕变变形。用于研究大空隙特征沥青混合料OGFC-13时,当空隙率增大2%时,沥青混合料蠕变变形最大可增大1/2,当空隙率增大10%时,沥青混合料蠕变变形可增大近6倍。

加筋黄土蠕变特性与改进Burgers模型模拟研究

位于中国西北部的黄土高原为滑坡多发区,具有亚稳态结构、高孔隙率和水敏性等特性的黄土在外界扰动作用下会表现出不稳定性。除了土的剪切特性外,蠕变特性被认为是决定长期抗剪强度的关键因素。合理评价加筋黄土的蠕变规律与长期强度对促进加筋黄土的工程应用具有十分重要的意义。本文利用大型直剪设备进行加筋黄土的蠕变试验得出水平剪位移–时间的变化曲线,研究了加筋黄土在大位移强度状态下的蠕变特性。此外,为了克服传统蠕变模型的不足,本文提出了一种引入非线性参数β的改进Burgers模型。与传统的Burgers模型相比,改进Burgers模型能够更准确地描述非衰减蠕变与黏性流动在加速蠕变阶段的曲线。结果表明:加筋黄土存在三种蠕变行为,包括衰减蠕变、非衰减蠕变和黏性流动;水平剪位移与蠕变时间的关系说明了当受到相同的剪应力比时,未加筋和加筋试件表现出不同的行为,加筋试件在限制颗粒在剪切面内的相对运动优于未加筋试件;蠕变速率与剪应力比的关系证实了在蠕变过程中,剪切应力会导致剪切带中土粒间发生会持续累积的相对位移,最终导致试件沿剪切面破坏。颗粒间接触损失的连锁反应,伴随着黏性位移过大,蠕变抗力迅速减弱,最终加速蠕变位移,为揭示缓慢移动滑坡灾害的形成机理提供了关键证据。

基于修正Burgers模型的浇筑式沥青混合料黏弹性参数确定方法

黏弹性是浇筑式沥青混合料的重要特性之一。首先利用Laplace变换,将修正Burgers模型的黏弹性参数转化为剪切松弛模量的Prony级数形式,以满足ANSYS等有限元软件的黏弹性材料参数输入要求,并通过ANSYS模拟验证了公式的正确性;对浇筑式沥青混合料进行了单轴贯入蠕变试验;利用Matlab软件对蠕变柔量进行拟合,获得了修正Burgers模型表征的黏弹性参数;基于推导的Prony级数公式,对单轴贯入蠕变试验进行有限元模拟,并进行了实际试验的模型应力修正。结果表明:有限元模拟结果与理论计算结果的相对误差小于1%,验证了本研究推导的Prony级数公式的可靠性;应力修正后,有限元模拟结果与试验数据的相对误差能控制在6%以内,显著提高了模型参数识别精度。

基于修正Burgers模型对钢筋混凝土徐变的分析

为了研究不同配筋率对混凝土徐变性能的影响,本文对素混凝土、8 mm钢筋混凝土和10 mm钢筋混凝土进行了为期350 d的压缩徐变试验。将非线性黏性元件与经典Burgers模型串联,得到了修正Burgers模型。利用不同配筋率混凝土的徐变试验数据,对CEB-FIB(MC90)模型和修正Burgers模型进行拟合计算,从而得到了混凝土徐变拟合曲线。研究结果表明:钢筋能够有效地抑制混凝土的徐变,并且随着配筋率的增加,抑制效果进一步增强;与CEB-FIP(MC90)模型相比,修正Burgers模型的拟合结果更加准确,能更好地预测钢筋混凝土的徐变。

深海潜水器观察窗PMMA粘弹性本构模型及结构性能研究

深海载人潜水器作为当今探索海洋的最重要装备之一,彰显海洋建设强国的大国重器。观察窗作为潜水器的“眼睛”,其结构设计是潜水器承压结构研制的核心关键技术。基于通用观察窗玻璃材料PMMA的粘弹特性,首先通过广义Maxwell模型的Prony级数展开,结合PMMA材料压缩的松弛曲线,确定观察窗玻璃结构材料的本构模型。接着针对观察窗接触受力的特点,构建有限元粘弹性模型和通过结构模型试验验证。最后利用参数化建模分析技术,研究观察窗几何结构尺寸对结构粘弹性响应的影响,以及不同加载速率和接触摩擦系数下观察窗玻璃结构粘弹性响应特征。研究结构表明,基于粘弹性的观察窗模型更真实准确地反应潜水器在压力作用下的结构力学行为。

粘弹性相分离模型在二维空间中强解的整体存在性

本文给出了粘弹性相分离模型在二维空间下强解的整体存在性,使用Gagliardo-Nirenberg不等式、Sobolev不等式和Gronwall不等式进行证明,还使用了先验估计的证明方法。

岩石粘弹塑性本构关系及改进的Burgers蠕变模型

软弱岩石一般具有粘弹塑性共存特性,而典型的Burgers蠕变模型只能描述材料第三期蠕变以前的粘弹性规律,因此,本文基于Mohr-Coulomb准则,提出了新的塑性元件,该元件假定材料屈服后完全服从Mohr-Coulomb塑性流动规律。将该元件与典型的Burgers模型串联,形成了能模拟粘弹塑性偏量特性和弹塑性体积行为的改进型Burgers蠕变模型,推导了相应的粘弹塑性本构关系。给出了模型参数的求解方法,编制了相应的数据处理程序,并结合工程实例,对蠕变模型参数进行了拟合和加权平均取值。应用结果表明:试验曲线与理论计算曲线吻合,改进的Burgers蠕变模型能较好的描述岩石的蠕变特性。

低频循环荷载下盐岩轴向蠕变的Burgers模型分析

为了研究盐岩在低频循环荷载作用下的蠕变特性,采用恒轴压、循环围压的应力加载方式对盐岩开展了低频循环荷载蠕变试验。试验结果显示,当蠕变时间较短时,盐岩轴向蠕变曲线近似为平滑曲线,波动性不大;当时间增加到一定程度以后,盐岩变形随围压变化而发生明显的波动。总体来看,循环荷载下盐岩轴向蠕变曲线与Burgers模型蠕变曲线较为相似。将Burgers模型分解为Maxwell模型和Kelvin模型,忽略材料的疲劳效应,分别推导了恒轴压、循环围压应力加载方式下Maxwell模型和Kelvin模型的轴向蠕变方程,分析了荷载循环周期对模型蠕变性的影响规律;将循环荷载下Maxwell模型和Kelvin模型的轴向蠕变方程进行叠加,得到了循环荷载下Burgers模型的轴向蠕变方程,并利用盐岩蠕变试验结果对其合理性进行了验证。结果表明:拟合曲线和试验曲线吻合良好,该模型能够较好地反映盐岩在循环荷载作用下的蠕变特性和荷载变化对盐岩蠕变性的重要影响,特别是能够反映出不同荷载循环周期下盐岩变形随荷载变化而发生的明显的波动现象。

粘弹性本构模型的识别与变形预报

本文针对粘弹性模型，探讨了模型识别方法，首先根据反分析方法确定粘弹性模型的等效弹性模量，然后再确定具体模型的参数，在此基础上进行模型模糊识别；最后对三峡工程高陡边坡稳定性进行了预报分析，计算结果表明文中建立方法的可行性和潜在的应用价值．

粘弹性阻尼器的计算模型

本文介绍了粘弹性阻尼器的构造与性能,以及目前普遍用于分析粘弹性阻尼器的五种计算模型,提出了一种能够体现温度和频率影响的新计算模型—等效标准固体模型,然后通过实例分析,得出有关结论。