一种橡胶材料的大变形分析

对于橡胶材料,高玉臣在1990年和1997年分别提出两个本构关系,一个是将应力偏量与静水应力分离,另一个是将拉应力与压应力分离.本文提出了一种简单的橡胶材料本构关系,通过对立方体单元的典型大变形分析,揭示了这类材料的大变形特征并得出了对材料常数的限制条件.     

砂土速率相关黏性特性的有限元分析

根据复杂加载条件下饱和砂土排水平面应变压缩试验,分析了砂土的速率相关的黏性特性.试验发现砂土存在显著的加载速率效应、蠕变变形和应力松弛,并且在应变速率突变、蠕变或应力松弛之后,以新的应变速率重新加载时呈现出高刚度行为.针对砂土的变形强度特性提出了一种非线性有限元计算方法,砂土本构关系采用了三要素弹黏塑性本构模型.将有限元计算结果与试验结果进行比较,表明建议的有限元计算方法不仅可以较为精确地模拟砂土的平均应力-应变关系,同时也可以模拟包含变应变速率加载、蠕变加载、应力松弛加载的全过程黏塑特性.     

橡胶类材料大应变硬化的本构关系

橡胶材料具有良好的弹性性能和拉伸能力，为典型的超弹性材料．其在大应变时常呈现出应力一应变的增强或软化效应，本构关系较复杂．目前，有关橡胶材料大应变硬化的本构关系实验研究尚属匮乏．文中对橡胶类材料大应变时的硬化现象进行了实验和理论研究，提出了一种新的应变能函数来描述橡胶材料的本构关系，测定了橡胶材料硬化时的本构参数，并进行了实验验证．研究结果表明该应变能函数可较好地描述橡胶材料在大应变时的硬化现象，为进一步研究橡胶材料硬化的本构特性提供了参考依据．     

低温高应力下水工沥青混凝土粘弹特性实验研究

为研究水工沥青混凝土材料在低温高应力下粘弹特性,进行了不同温度和不同应力作用下材料的压缩蠕变实验.选择4种常见的粘弹性本构模型,编制非线性拟合程序,进行模型方程与实验曲线拟合,对比分析不同模型优缺点,得到最优模型并进行其参数与不同温度和加载应力的关系研究,结果表明,Burgers模型可以很好的反映水工沥青混凝土减速及等速蠕变两个阶段的粘弹特性,在低温和高应力条件下表现出更强的温度依赖性和敏感性.研究成果为水工沥青混凝土的工程应用提供数值计算依据.     

基于灰色关联改进模型的沥青混凝土本构参数影响评价

邓肯-张模型是沥青混凝土材料常采用的本构关系,其力学参数的确定在现场所取芯样和室内成型试件中存在显著差异.为准确探讨不同实验条件下模型参数影响的相关联度,提出灰色关联度改进模型,并分析沥青混凝土在不同温度、加载速率条件下本构模型参数影响关系,得到各参数受试验条件影响关联度大小,分析结果有助于寻求更合理的试验方法,达到实验数据与工程实践更为接近,为沥青混凝土材料的设计与应用提供参考.     

泡粒混凝土的力学性能与本构关系

考虑聚苯颗粒体积比及湿密度等级两个影响因素,配制了共计25组不同配比的泡粒混凝土.研究了加载速率对泡粒混凝土应力-应变曲线的影响情况,结果表明其应变率效应不明显;并研究了不同聚苯颗粒含量以及不同湿密度等级对泡粒混凝土的应力-应变曲线的影响情况,结果表明此材料的密度以及聚苯颗粒含量对其力学性能影响均很大,并表现出不同的规律性.通过对其弹性模量、压溃应力、压溃应变等参数的分析,结合试验结果,建立了该材料的单轴压缩唯象本构模型,通过试验结果与预测结果的比较,唯象本构模型与试验结果吻合较好.     

轴向和扭转循环加载下HRB335钢的力学行为研究

采用HRB335钢材进行单轴拉伸试验、纯扭试验以及不同应变幅值下的拉压疲劳试验和扭转疲劳试验。对比拉伸、扭转两种不同加载方式下实测得到的HRB335钢应力—应变曲线、循环稳定滞回曲线和疲劳寿命值,得到该材料在两种不同加载作用下本构行为和抗疲劳特性的差异。针对循环轴向拉压和扭转两种不同加载方式下的Chaboche模型参数确定问题,提出了一种将张量模型退化为一维模型的本构关系计算方法。用这种方法标定了HRB335钢材的Chaboche模型参数,并与试验测试结果和ABAQUS软件计算结果作了比较,证实了该方法的有效性。     

高锰TWIP钢热变形行为及应变补偿型本构方程的建立

对高锰TWIP钢进行不同温度(850~1100℃)和应变速率(0.01,0.1,1,5,10s^-1)的绝热压缩试验,研究试验钢高温热变形行为. 分析了变形温度和应变速率对流动特性的影响,建立了应变补偿型本构方程,并采用三种标准统计参数对应变补偿型本构方程的精确度进行了评估. 结果表明:流动应力对变形温度和应变速率的敏感程度很高,且随着变形温度的提高或应变速率的降低,流动应力呈下降趋势;应变速率对动态再结晶过程有着很复杂的影响;流动应力预测值与试验值具有较高的吻合度,表明建立的应变补偿型本构方程能够精确预测流动应力.     

高锰TWIP钢热变形行为及应变补偿型本构方程的建立

对高锰TWIP钢进行不同温度(850～1 100℃)和应变速率(0.01,0.1,1,5,10 s~(-1))的绝热压缩试验,研究试验钢高温热变形行为.分析了变形温度和应变速率对流动特性的影响,建立了应变补偿型本构方程,并采用三种标准统计参数对应变补偿型本构方程的精确度进行了评估.结果表明:流动应力对变形温度和应变速率的敏感程度很高,且随着变形温度的提高或应变速率的降低,流动应力呈下降趋势;应变速率对动态再结晶过程有着很复杂的影响;流动应力预测值与试验值具有较高的吻合度,表明建立的应变补偿型本构方程能够精确预测流动应力.     

新型碳酚醛材料动静态力学性能和本构关系研究

研究了碳纤维增强酚醛复合材料在不同温度下的动静态压缩力学性能，碳酚醛材料不但是应变率敏感材料，也是温度相关材料；提出了一个非线性粘弹性本构方程，通过对实验应力-应变曲线的拟合给出了本构方程的材料参数，讨论了温度对本构方程参数的影响；分析了材料力学行为的时温等效性，给出了不同加载条件下的时温等效曲线。     

修正Jhansale模型下材料随机交变加载应力应变分析

根据不同循环加载次数下材料循环应力-应变曲线的变化特点,利用材料屈服强度增量对不同循环次数下Jhansale模型骨架曲线进行修正,并分别针对硬化/软化材料利用修正的Jhansale模型进行随机交变加载下材料的应力应变分析.分析结果表明:与修正前模型相比,修正后模型的分析结果不仅符合材料记忆特性,而且可以反映材料循环硬化/软化的瞬态效应,对硬化/软化材料在循环加载下应力应变状态的描述更加准确.     

混凝土单轴受压动力全曲线试验研究

采用MTS 815.04岩石力学试验机对混凝土单轴受压动力本构关系进行系统试验研究.考虑五种不同加载速度,在位移和应变率双重控制下,得到动力加载条件下单轴受压应力一应变全曲线.根据试件的破坏特点,讨论动力加载与静载条件下试件破坏形态的区别,分析峰值应力、峰值应变以及弹性模量等力学参数的应变率效应,并与已有试验结果进行对比.结果表明:本次试验得到的结果揭示了混凝土在单轴受压条件下动力加载全过程的非线性性能,为正确理解混凝土在动力加载条件下的破坏机理提供试验依据.     

603钢动态剪切性能及失效分析研究

采用基于霍普金森杆的新型加载技术对603钢的动态剪切性能进行了测试研究,并分析了其失效的微观机理.在超过10⁴ s^-1的应变率下获得了材料的剪应力-剪应变曲线,并结合实验观测确定了材料的失效参数.结果显示,材料的流动应力存在明显的应变率强化效应;而且随着应变率的升高,失效应力略有上升,而失效应变逐渐降低.ABAQUS/Explicit有限元分析软件所得剪应力-剪应变曲线与实验结果吻合较好.通过断口分析可知,材料的失效总体表现为韧性断裂,同时受到绝热剪切作用的影响;在高应变率下,材料的绝热剪切现象更加明显.     

Dynamic constitutive equation of GFRP obtained by Lagrange experiment

The note presents a method of constructing dynamic constitutive equations of material by means of Lagrange experiment and analysis. Tests were carried out by a light gas gun and the stress history profiles were recorded on multiple Lagrange positions. The dynamic constitutive equations were deduced from the regression of a series of data which was obtained by Lagrange analysis based upon recorded multiple stress histories. Here constitutive equations of glass fibre reinforced phenolic resin composite(GFRP) in uniaxil strain state under dynamic loading are given. The proposed equations of the material agree well with experimental results.     

水-温作用下沥青混合料疲劳性能分析

针对我国南方湿热多雨的气候条件,采用冻融循环的试验方法模拟湿热地区沥青混合料的水-温作用,通过CRT-NUl4气动伺服沥青材料试验机对高速公路沥青路面下面层常用AC-25沥青混合料进行间接拉伸疲劳试验,得到不同水-温条件下的疲劳曲线和疲劳方程,并从疲劳寿命、力学性能、疲劳特征参数和疲劳破坏特征4个方面分析水-温作用下沥青混合料的疲劳规律.研究结果表明:不同水-温条件下沥青混合料的应力与疲劳寿命在双对数坐标中均呈良好的线性关系,可为沥青路面疲劳寿命预估提供依据;水作用和温度升高对沥青混凝土的疲劳寿命和力学性能影响显著,可使混合料的抗疲劳特性大幅衰减;水-温作用下试件疲劳破坏表现为剪切和劈裂联合作用形式,证明用冻融循环处理条件模拟沥青混凝土处于水-温作用的合理性.     

动载荷下边坡的失稳分析

根据公路和铁路承载结构以及载荷性质的不同，利用LUSAS有限元分别对两种动载的属性进行了分析，得出了两种载荷的位移、应力的时程曲线和应力变化轮廓，以及两种不同结构体的本征值与振动频率的关系，利用这些结果得出了两种动载荷的“有害频率”和“有害动载时间”．根据动载属性分析，结合实际事例，利用FLAC分别对这两种不同载荷对边坡的扰动情况进行了比较系统的数值分析．     

半无限大功能梯度压电材料中反平面Yoffe型运动裂纹

基于三维弹性理论和压电理论导出了材料系数在横观各向同性平面内梯度分布的压电体状态方程,进而对材料系数按指数函数规律分布的半无限大压电体中的反平面Yoffe型运动裂纹问题进行了求解.利用Fourier变换给出了半无限大压电体中位移、应力、电势、电位移的解析表达式,并求得了裂纹尖端动应力强度因子、电位移强度因子,分析了不同的非均匀材料系数、几何尺寸及裂纹运动速度对它们的影响.     

岩石受载记忆的声发射实验研究

在刚性试验机上，对花岗岩试样进行了单轴循环加载试验，分析了试验过程中试样的状态参数、物性参数及声发射（AE）信息的变化规律，得到了四个不同循环加载阶段应力、应变及损伤因子与AE事件累计数的关系，并以Fencity比评判各参数对Kaiscr效应值记忆的准确性和稳定性。结果表明：岩石试样的物性参数（应变、损伤因子）对Kaiser效应值记忆的准确程度和稳定程度均好于状态参数（应力），岩石材料在受压变形过程中，“生的塑性变形是应力记忆能力出现Felicity效应的主要原因。     

瞬态热冲击下热电材料梁的温度场及热应力分析

基于热电材料特性,通过热电平衡方程和本构方程,得出热电材料梁瞬态模型的控制方程.采用分离变量法结合模型的初始条件和边界条件求出热电材料梁的非线性瞬态温度场,根据热应力理论分析求出瞬态热应力场,利用数学软件MATLAB给出了热电材料梁的呈抛物线分布的瞬态温度场和瞬态热应力场的特性曲线,研究了热冲击载荷下的热电材料梁在热电耦合环境中的热应力分析.讨论了不同时刻温度场和应力场随厚度的变化,以及对比p型和n型Bi₂Te₃热电材料梁热应力特性曲线.结果表明:瞬态温度场受其瞬态项的影响随厚度增加有增有减;瞬态温度场和瞬态热应力场随时间的增加最终趋于稳态不再随时间变化;趋于稳态后的Bi₂Te₃热电材料梁的热应力最值大于瞬态下的热应力最值;p型Bi₂Te₃热电材料梁的热应力总是大于n型Bi₂Te₃热电材料梁的热应力.     

电磁力驱动载流金属熔体内剪应力的差分方法

依据差分方法将电磁流体控制方程及牛顿粘性方程离散化，得到差分方程，计算了在电磁力作用下方形铸模腔内载流金属熔体的剪应力，计算分析了电磁力对载流熔体流动的作用，讨论了不同励磁电流、频率对熔体剪应力的影响和电磁力作用与熔体内剪应力的相互关系。