薄膜超弹性本构模型及其在空气垫中的应用

为了在有限元分析中精确地描述空气垫的力学行为,研究了空气垫聚合物薄膜的本构模型及其在空气垫缓冲性能分析中的应用.基于聚合物薄膜的单向拉伸试验,提出了一种可压缩超弹性本构模型,并通过数据拟合,获得了本构模型的参数.通过空气垫静态压缩试验和模拟的对比,验证了本构模型的适用性,并将此聚合物薄膜的本构模型应用到空气垫的有限元参数分析中,分析了充气压力对空气垫性能的影响.     

电场活化聚合物变形特性有限元分析

电场活化聚合物(dielectric elastomer,DE)是一种高分子聚合物薄膜材料,该材料在电场力作用下会产生超弹性变形,且具有非线性特性。文章应用ANSYS有限元仿真分析方法,选取最适用的Ogden模型材料参数作为模型参数,通过对模型其他参数和边界的设定,构建出DE变形机理有限元模型;通过仿真实验对比分析了材料变形特性规律及影响因素,即驱动电压的变化、预拉伸的大小以及电极材料等因素影响着DE应变的响应。有限元仿真分析方法为DE变形机理特性研究提供了一种可行的创新方法。     

形状记忆合金超弹性的Preisach滞回模型

目的以形状记忆合金（SMA）单向拉伸试验结果为基础，建立其超弹性的Preisach滞回模型方法以Preisach滞回理论为基础，采用数值分析和实验验证相结合的方法．创建了SMA超弹性一维滞回模型在完成SMA应力-应变单向拉伸试验的基础上．提取两组具有代表性的实验数据，一组用于训练Preisach滞回模型，另一组用于验证所提出模型的有效性结果用经训练的滞回模型计算出的应力-应变关系与实验结果吻合程度很好．结论所提出的SMA超弹性滞回模型．可以有效的表达SMA超弹性应力-应变关系。     

光学透明胶的超弹性力学性能表征方法研究

光学透明胶( OCA) 的复杂力学行为可以导致柔性显示屏幕表面形成波浪状条纹, 最终影响显示效果． 而 构建 OCA 胶材的力学本构模型是研究柔性 OLED 屏幕应力管控问题的关键． 本文采用 DMA 和旋转流变仪, 分别 测试了 OCA 胶材在拉伸和简单剪切变形模式下的应力应变关系,并选用减缩多项式模型和 Arruda-Boyce 模型建立 OCA 胶材的超弹性本构模型． 基于实验获取的应力应变数据,采用 Levenberg-Marquardt 算法,完成了模型参数的拟 合和 Drucker 稳定性评估． 结果表明: 三阶以上的减缩多项式模型可以构建出适用于 OCA 胶材的高精度超弹性本 构模型．     

悬架舒适性橡胶衬套静-动态特性研究

以某车麦弗逊前悬架控制臂舒适性橡胶衬套为对象,依据超弹性本构理论的应变能密度函数与已有的橡胶材料基础试验数据,确定Yeoh本构为该衬套超弹性本构模型来描述衬套静态特性;并采用广义Maxwell模型与已有超弹性本构模型叠加方法,提出了超-黏弹性本构模型来描述衬套动态特性;进行衬套静、动态结构试验并获取衬套轴向与径向部分静、动态特性试验信息,将仿真曲线与试验曲线的一致性作为优化目标,利用Hyper Study集成优化算法—自适应响应面法(ARSM)并调用ABAQUS求解器对衬套超弹性与黏弹性材料本构系数进行识别优化,以获取匹配该衬套特性精度较高的超弹性与黏弹性本构参数。利用识别后较高精度的超弹性本构与粘弹性本构参数,结合有限元分析技术,完成该橡胶衬套静-动态特性全信息重组。     

橡胶衬套动态特性研究

在橡胶超弹性及黏弹性本构模型基础上,提出超-黏弹性本构模型。以某车前悬架控制臂橡胶衬套为研究对象,建立其动态特性有限元模型,并将仿真结果与试验数据对比。结合已有的橡胶衬套动态特性试验数据,采用自适应响应面法识别得到与研究对象匹配精度较高的频域黏弹性本构模型参数。建立其动态特性相应工况的有限元模型,进而得出橡胶衬套动态特性迟滞回线,求得阻尼角信息,完成橡胶衬套动态特性信息重建。     

变化电场作用下Bloch振荡的自发辐射

研究了随时间变化电场作用下超晶格中电子的自发辐射．对超晶格采用最近邻紧束缚近似模型,在单带最近邻框架内讨论一维系统,推导出辐射几率的函数式．分析了Bloch频率与电场频率比值对于辐射几率的影响．结果表明,可以通过调整Bloch频率与电场频率比值得出较大的辐射几率,从而获得较大功率的THz波源．     

基于超弹性模型的牙周膜生物力学响应

牙周膜应力-应变关系表现为指数形式,为了更准确地研究牙周膜的生物力学响应,提出采用指数形式的超弹性应变能函数进行研究.基于连续介质力学理论推导出超弹性模型本构关系,使用人体牙周膜单轴拉伸实验数据并利用最小二乘法对超弹性模型进行参数拟合,同时进行拟合误差分析.结果显示较少参数的Mooney-Rivlin指数模型能更好地拟合实验数据.利用ABAQUS材料子程序UHYPER编制模型的接口程序,通过对拉伸实验情况的模拟计算,验证了开发的模型子程序的有效性.最后,比较分析了正畸力下的超弹性与线弹性牙周膜的生物力学响应.结果表明:应力和应变主要集中在牙周膜牙颈和根尖处,且超弹性牙周膜中部存在局部应力集中;Mooney-Rivlin指数模型能提高牙周膜瞬时弹性响应的预测精度.     

基于超弹性模型的牙周膜力学行为数值模拟

为了准确预测牙周膜的力学行为,采用指数超弹性模型对牙周膜剪切实验及临床口腔正畸进行模拟分析,基于连续介质力学理论推导了模型的本构方程和弹性张量,开发了模型的ABAQUS UMAT子程序,并通过指数超弹性模型的本构方程与4组剪切实验数据的拟合获得模型参数.拟合结果表明,指数超弹性模型能够准确描述牙周膜的非线性力学行为.同时,通过有限元分析所获计算结果分别与4组牙周膜剪切实验结果的对比,验证了所开发的牙周膜指数超弹性模型UMAT子程序的正确性.经临床口腔正畸模拟结果显示,在正畸载荷作用下,牙周膜的应力主要集中在牙颈和根尖处.     

节能砌块隐形密框墙板的弹性常数及刚度计算

为了解决节能砌块隐形密框墙板材性复杂、弹性常数不易确定的问题,在6片比例为1/2的隐形密框墙板拟静力水平加载试验以及数值模拟的基础上,通过对墙板特殊构造的分析,利用复合材料力学的知识,按照截面上混凝土含量不变的原则,介绍单向纤维加强方法,在此基础上,将节能砌块隐形密框墙板等效为正交各向异性的双向纤维加强复合材料,建立墙板的复合材料力学模型;提出墙板等效弹性常数的理论计算公式;进而将墙板简化为各向同性的计算模型,给出墙板弹性常数的实用计算公式,为节能砌块隐形密框墙板的实用弹性刚度计算公式提供必要的参数.将理论计算与试验结果进行对比分析,对墙体的弹性抗侧刚度的计算公式进行修正,提出适合于节能砌块隐形密框墙板的弹性抗侧刚度的计算公式.研究结果表明:由等效复合材料力学简化模型推导的弹性常数及刚度计算公式具有一定的理论依据和实用价值,能够满足实际工程计算需要.     

聚氨酯弹性体电致伸缩特性

为了提高材料的电致伸缩特性,通过原位共聚合法在聚氨酯弹性体(PUE)中掺入了不同质量比例的纳米钛酸钡.采用LCR测试仪、邵氏硬度计和电容法电致伸缩特性测试装置研究了纳米钛酸钡掺杂对PUE的影响.试验结果表明:随着掺杂比例的提高,PUE的介电系数和硬度增加,回复速度变差;较低的掺杂能提高PUE的电致伸缩应变,过高的掺杂导致PUE电致伸缩特性下降,掺杂6%钛酸钡的PUE表现出最佳电致伸缩应变.进一步对PUE电致伸缩特性因素进行了理论分析并提出了电致伸缩弹性体电荷迁移逾渗模型,其很好地解释了电致伸缩材料弯曲、临界电场反转膨胀、高掺杂回弹等现象.     

钙钛矿类纳米晶体介电常数的计算方法

提出了钙钛矿类晶体介电常数的一种纳米尺度计算方法.基于内电场模型对洛伦兹有效电场进行了修正,利用该修正模型推导了钙钛矿类铁电材料介电常数的计算公式,并结合分子动力学方法计算公式中的基本参数,计算了分子尺度钙钛矿类晶体的介电常数.作为实例,计算了在不同温度条件下钛酸钡单晶纳米线的介电常数,并与实验结果在整个相变温度区间内进行了比较,计算结果与实验结果非常一致,验证了该方法的合理性.     

氨基硅油改性丁羟聚氨酯的合成与性能

以端羟基液体聚丁二烯（HTPB）、氨乙基氨丙基聚二甲硅氧烷（AEAPS）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）为原料制备预聚体，利用多元胺（MOCA）为固化剂，合成一系列氨基硅油改性的聚氨酯，测试了材料的力学性能、动态力学性能、表面水接触角，同时对材料进行了ESCA表面分析。结果表明：HTPB－IPDI型聚氨酯具有优良的力学性能；改性后的聚氨酯硅氧烷在表面富集，具有较低的表面张力，而其力学性能变化不大。     

利用高聚物的介电谱和力学谱筛选配方

通过对环氧树脂体系三种配方的介电性能和力学性能测试，分析并比较其宏观性能与微观结构的关系，可合作为筛选配方的一种极为有效的方法。     

压电复合材料中正六边形孔边裂纹反平面问题

基于压电复合材料力学,通过引入合适的数值保角映射函数,运用Stroh公式和复变函数方法,研究了压电复合材料中含正六边形孔边两不对称裂纹的反平面问题.首先由压电复合材料反平面问题的本构方程和力-电平衡方程推导出其控制方程,结合留数定理和Cauchy积分公式,求解出电不可通和电可通边界条件下裂纹尖端场强度因子和能量释放率的解析表达式.数值算例分析了正六边形的孔洞边长、裂纹几何尺寸以及机电载荷对等效场强度因子和能量释放率的影响规律.研究结果表明:正六边形孔洞边长和裂纹长度的增加会导致等效场强度因子的增大;在电不可通和电可通边界条件下,能量释放率随着正六边形的边长、裂纹的长度和机械载荷的增加而增加.在电不可通边界条件下电位移既可以促进又可以抑制裂纹的扩展,而在电可通边界条件下电位移对裂纹扩展没有影响.     

绝缘油击穿电压实验研究

利用第3代SY型便携式绝缘油耐压试验仪,测定在不同温度、水分和机械杂质下,绝缘油介电强度的变化。结果表明：温度的升高能使绝缘油的击穿电压增大,当温度达到一定的时候,击穿电压开始下滑;而油中水分、机械杂质的增多,会使油液击穿电压有较明显的下降,因此在绝缘油运行前应该注意防潮、去杂。     

填充型聚氨酯弹性体的合成及性能研究

以聚醚N210、甲苯二异氰酸酯(TDI-80)为原料,MOCA为扩链剂,分别添加无机填料(石英粉、玻璃粉、煤沥青)和有机填料(环氧树脂、聚酰亚胺、羟基氯醋)合成填充型聚氨酯弹性体,考察了不同填料与不同添加量对聚氨酯弹性体的黏度、力学性能、热性能的影响。结果表明:填料的加入可在一定程度上提高体系的热稳定性;添加质量分数5%的环氧树脂所合成的聚氨酯弹性体,其力学性能提高最为明显。     

电流变弹性体的制备及其力学性能测试

采用硅油、淀粉和硅橡胶作为原材料,采用不同的比例和在不同的条件下,制备了两种类型电流变弹性体,并将其进行了力学性能实验测试.通过实验验证了电流变效应存在于电流变弹性体中,表明,它具有刚度可控的特征.电流变弹性体响应快速、可逆可控、稳定性好且不易沉降,将具有广泛的潜在工程应用前景.     

无磁场制备的磁流变弹性体的一种物理模型

假设在一定条件下,无磁场制备的磁流变弹性体中,微米量级的铁磁颗粒能形成自组装的链状结构或柱状结构,且链或柱的轴线方向在空间角内均匀分布.通过分析柱或链的应变和磁场能,在传统的成链模型的基础上,得出了相同体积比的无磁场制备和有磁场制备的磁流变弹性体的磁流变效应的比率,与文献中的实验结果基本符合.     

钻柱纵向自由振动研究

提出了钻柱纵向自由振动的离散力学模型 ,根据Lagrange方程推导建立了相应的数学模型和特征值的计算式 ,并用实际算例进行了计算 .计算结果表明 ,按离散模型确定的固有振动圆频率比按连续等直杆模型确定的固有振动圆频率略小 .考虑到实际钻柱系统的非等直性 ,可以认为离散模型的精度将高于连续等直杆模型的精度