弹性回复对应原理在非线性粘弹性本构理论中的应用

 在引用三维Stieltjes卷积形式的简化非线性粘弹性本构关系和三维本构关系的弹性回复对应原理的基础上,提出了一种寻求非线性粘弹性本构关系的新方法,运用上述理论对聚丙烯材料在不同应变率条件下的单轴拉伸应力应变曲线进行了模拟,理论计算表明,建立在弹性回复对应原理基础上的非线性粘弹性本构关系能够对聚合物一类非线性粘弹性材料的本构行为进行合理的描述.     

一个非线性粘弹性本构模型及其在聚合物材料中的应用

在引用三维Stieltjes卷积形式的简化非线性粘弹性本构关系和三维本构关系的弹性回复对应原理的基础上,提出了一个新的非线性粘弹性本构模型,运用该本构模型对聚丙烯材料在不同应变率条件下的单轴拉伸和已知等幅循环应变历史两种情形的应力响应进行预报.理论计算表明,建立在弹性回复对应原理基础上的非线性粘弹性本构模型能够对聚合物一类非线性粘弹性材料的本构行为进行合理的描述.图9,参23.     

分数导数型黏弹性材料的一些阻尼特性

从分数导数的性质出发，讨论具有分数导数型本构关系的黏弹性材料的储能柔量、耗散柔量、耗散率、内摩擦角等参量随角频率的变化规律，分析具有分数导数型本构关系的黏弹性材料的一些阻尼特性．     

一种有限变形情况下高聚物本构模型

根据一维弹簧和阻尼器的组合,我们模拟了高聚物率相关性、应力松弛和徐变。以此为出发点,我们建立了三维有限变形下高聚物的本构模型。模型中,采用了粘弹性和弹塑性并联组合,在粘弹性中,本文客观应力率采用了对数共旋应力率,弹塑性分析中采用了有限变形的弹塑性变形分解,这种分析不同于变形率的弹塑性和式分解,也不同于Lee的变形梯度弹塑性乘积分解,本构关系客观性要求体现在率型本构方程得积分之中。最后,在不同在加载条件下进行了简单剪切变形计算。     

Ⅰ型和Ⅱ型静动态统一本构关系及用于分析回跳现象

在工型静动态统一本构关系的基础上,建立了Ⅱ型静动态统一本构关系,分别用Ⅰ型和Ⅱ型本构关系分析了有回跳特性的材料的力学行为.Ⅰ型本构关系以应变和温度为作用量,Ⅱ型本构关系以Ⅱ型应变和温度为作用量,Ⅱ型应变是应力和应变的线性组合.有回跳特性的材料在受到单调增加的轴向应变作用时,会经历弹性阶段、时间无关不可逆变化阶段、伴随有应力跌落的时间相关不可逆变化阶段以及最后的时间无关不可逆变化阶段.对应于每一个阶段,工型本构关系都有相应的判据和计算公式.有回跳现象的单轴压缩应力-应变曲线,按照时间顺序可分为,应变单调增加的弹性阶段、应变单调增加的时间无关不可逆变化阶段、应变减小的时间无关不可逆阶段(回跳阶段)以及之后的应变再单调增加的时间无关不可逆阶段.在每一个阶段,Ⅱ型本构关系都有对应的判别准则和计算公式,Ⅱ型本构关系覆盖了有回跳特性的材料遇到的各种可能工况.     

钢材应变硬化与应变率效应的试验

利用INSTRON拉伸试验机和Zwick/Roell HTM5020型高速拉伸试验机对Q420钢材开展了不同应变率下（0.001-288s-1）的单轴拉伸试验,研究应变率效应对钢材力学性能的影响。试验结果表明,Q420钢为应变率敏感型材料,其硬化特征随应变率的提高而变化。采用ANSYS中LS-DYNA模块对静力和动力拉伸试验进行仿真模拟,通过逆向反推的方式获得了Q420钢颈缩后的真实应力应变曲线。仿真结果显示,Q420钢材的真实应力应变关系随着应变率的提高,从幂次型的Ludwik准则向指数型的Voce准则转化。为得到更优的动本构模型,在H/V-R本构模型中引入新的应变率准则,以Cowper-Symonds模型中的钢材动力放大系数代替H/V-R本构模型中的线性Wagoner应变率准则。结果显示,修正H/V-R本构模型很好地吻合了试验数据,准确反映了大应变状态下的应变硬化特征和应变率对应变硬化的影响。     

聚对苯二甲酸丁二醇酯的粘塑性本构关系

根据实验结果讨论了聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的粘塑性本构关系,应用粘塑性势理论导出其过应力理论的粘塑性本构方程,其本构关系中的材料参数是应变率的函数。     

Q420钢材应变硬化与应变率效应的试验

利用INSTRON拉伸试验机和Zwick/Roell HTM5020型高速拉伸试验机对Q420钢材开展了不同应变率下(0.001~288s-1)的单轴拉伸试验,研究应变率效应对钢材力学性能的影响.试验结果表明,Q420钢为应变率敏感型材料,其硬化特征随应变率的提高而变化.采用ANSYS中LSDYNA模块对静力和动力拉伸试验进行仿真模拟,通过逆向反推的方式获得了Q420钢颈缩后的真实应力应变曲线.仿真结果显示,Q420钢材的真实应力应变关系随着应变率的提高,从幂次型的Ludwik准则向指数型的Voce准则转化.为得到更优的动本构模型,在H/V-R本构模型中引入新的应变率准则,以Cowper-Symonds模型中的钢材动力放大系数代替H/V-R本构模型中的线性Wagoner应变率准则.结果显示,修正H/V-R本构模型很好地吻合了试验数据,准确反映了大应变状态下的应变硬化特征和应变率对应变硬化的影响.     

聚对苯二甲酸丁二醇酯的粘塑性本构关系

根据实验结果讨论了聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的粘塑性本构关系,应用粘塑性势理论导出其过应力理论的粘塑性本构方程,其本构关系中的材料参数是应变率的函数.     

基于逆向拟合法的H13钢J-C本构修正模型

为了简化材料J-C本构模型的建立过程,提出一种基于自定义函数确定本构模型参数的逆向拟合法;通过准静态拉伸实验和霍普金森压杆实验获得H13钢在应变率为1～15 000 s-1,温度为298～1 073 K条件下的真应力-真应变曲线;在总结不同的H13钢J-C本构模型并确定各材料参数范围的基础上,利用J-C本构函数对真应力-真应变曲线进行自定义函数逆向拟合,从而获得H13钢J-C本构模型在不同条件下的材料参数,并进一步建立材料参数关于温度和应变率的关系函数,确定H13钢在大应变率和高温条件下的J-C本构模型。研究结果表明:本文建立的修正型J-C本构模型能够真实地反映H13钢的流变行为。     

大型铸钢节点极限荷载及破坏机理分析

结合成都某工程管桁架屋盖的大型铸钢节点,运用有限元技术采用线性强化弹塑性本构模型对铸钢节点进行极限状态分析。结果表明,铸钢节点在极限荷载下会产生很大的累积塑性应变;且随着塑性区的开展,节点应力极值位置与弹性阶段不同。在铸钢节点极限承载机理研究中,首次提出了采用速率型张量的大应变几何非线性问题;给出了铸钢节点破坏失效的判别标准;并指明铸钢节点设计必需进行极限状态分析才能确定其最薄弱位置,为正确认识铸钢节点的破坏形式、破坏机理以及铸钢节点设计提供依据。     

混凝土和土的本构模型

正确地确定材料的本构模型是求解连续介质力学问题的前提，随着有限元等数值方法在土木工程设计中的应用日益广泛，如何在不同的状况下合理地选择混凝土和土的本构模型成为急需解决的难题之一。论文综述了混凝土和土的本构模型，深入地分析了各模型的特征和建立的依据，指出各自的适用性，并对两类材料的本构模型进行了对比分析，为工程设计提供指导。     

粘弹性模型的参数换算研究

通过对常见的粘弹性材料模型的本构方程分析,将其变换为以应变量和应变率为自变量来表示的应力函数型本构关系;同时分析了不同本构方程间材料特性参数换算的问题,并提出了根据最小偏差平方和进行参数换算的方法和步骤;最后给出了计算实例,实现了给定材料在不同模型和不同受力条件下的材料的特性参数换算,并分析了由于换算带来的计算误差.     

上部结构与地基基础共同作用下的土的本构模型综述

土的本构模型即表示土体在受力状态下的应力应变关系。自20世纪初以来,国内外学者对上部结构与地基基础共同作用下的土的本构模型进行了大量的研究,整理这些本构模型对工程实践及以后的研究有着重要的意义。文章基于以前的上部结构与地基基础共同作用下的土的本构模型的研究,简述了土的本构模型的发展,列出了几种应用广泛的土的本构模型。最后对土的本构模型的发展趋势作了展望。     

合理选择丁腈橡胶胶筒本构模型探讨

根据大变形橡胶理论和试验数据,利用最小二乘法原理,导出了确定橡胶本构模型系数的公式和评价本构模型优劣的公式。以两种封隔器胶筒材料—701#和29#丁腈橡胶的压缩试验数据为例,确定了二常数、三常数、五常数和九常数Mooney-Rivlin（简称M-R）本构模型和Yeoh三次幂本构模型的待定系数,进行了模型的误差评估和比较。结果表明：Yeoh三次幂本构模型拟合701#和29#材料试验数据能够满足精度要求,但M-R二常数本构模型误差太大;701#丁腈橡胶材料应选择M-R五常数以上本构模型;29#丁腈橡胶材料应选择三常数以上本构模型。     

方形钢管约束下核芯混凝土的本构关系

分析了方形钢管混凝土在轴压下的受力机理,将钢管对混凝土的约束作用等效为有效侧向应力,借鉴典型的约束混凝土本构模型,提出了方形钢管约束的核芯混凝土的等效单轴受压本构关系。基于试验结果,讨论确定了所提出的本构关系的几个关键参数和强度指标,即峰值应变修正系数、钢管有效侧向压应力系数、峰值时钢管的横向应力等。采用建议的本构关系计算了轴压下方形钢管混凝土短柱的荷载－应变全过程曲线,计算结果与试验结果吻合良好。建议的本构关系可以用于评估方形钢管混凝土短柱的极限承载力和延性。     

不同赋存环境下灰岩三轴压缩试验及本构模型研究

以峨眉山二叠系茅口组灰岩为研究对象,对灰岩进行天然状态与饱和状态的三轴压缩试验,探究灰岩在不同赋存环境下的力学特性。根据试验结果建立灰岩天然状态与饱和状态的本构模型。通过分析天然状态与饱和状态灰岩试验结果的相互关系,得出灰岩在不同赋存环境下本构方程之间的关系,从而可以根据灰岩天然状态本构方程推导出饱和状态下的本构方程。根据试验建立了灰岩本构模型,并确定了相关的物理力学参数,可为类似的边坡稳定性研究提供重要的参考。     

热力耦合问题的本构方程

在近代本构理论的框架下叙述热力耦合模型物质的谱系及其相应的本构方程。在现代本构理论的谱系中给常用的热传导方程的各类形式,如Gurtin热传导物质、Cattanco物质、Fourier热传导物质和Jeffreys物质予相应的地位并归入相应的谱系．叙述中涉及了变形梯度、高阶变形梯度、温度、温度梯度和温升率描写的应力、偶应力和热流矢量,提出了热梯度物质模型及其特例,给出了本构方程的简化式和与标架无差异性相协调的表示定理。     

方形钢管混凝土的本构关系

分析了方形钢管混凝土在轴压下的受力机理,将钢管对混凝土的约束作用等效为有效侧向应力。借鉴典型的约束混凝土本构关系,提出了方形钢管混凝土的等效单轴受压本构关系。基于试验结果,讨论确定了所提出的本构关系的几个关键参数和强度指标,即峰值应变修正系数、钢管有效侧向压应力系数、峰值时钢管的横向应力等。采用建议的本构关系计算了轴压下方形钢管混凝土短柱的荷载-应变全过程曲线,计算结果与试验结果吻合良好。建议的本构关系可以用于评估方形钢管混凝土短柱的极限承载力和延性。     

柔性路面本构空间理论研究

基于材料构成的多样性及路面所处环境的多变性，形成了柔性路面实验结果和由之得到的本构关系的分散性和多样性。通过分析多种理论和实验模型，进行了柔性路面本构空间研究。定义了柔性路面核子空间、检验空间、本构空间和路面范数。给出了最能反映该柔性路面所处环境下的物理过程本构关系的选择方法。可用这一本构关系所反映的物理规律进行路面设计和寿命估计。