基于热力学理论的粘弹-粘塑性本构模型

本文以热力学理论为基础,将材料与时间相关的耗散行为解耦为粘弹性和粘塑性两个部分,构建相应的标量自由能函数和耗散势函数,通过内变量理论和广义正交法则推导出粘弹性模型本构方程、粘塑性流动法则和内变量演化方程。该模型反映内变量的能量耗散行为,物理意义明确,满足热力学基本定律。引入改进的向后差分法克服本构模型刚性微分方程组数值计算的稳定性问题,计算结果可以有效地描述材料的蠕变力学行为。通过模型参数分析表明：粘塑性流动方程参数对蠕变过渡段斜率有较强的控制作用,而内变量演化方程参数决定了稳定态应变率的大小。结合沥青混合料时间依赖性力学行为,本文构建了粘弹-粘塑性本构模型参数获取试验方案设计和拟合方法。