基于土基压应变指标的沥青面层等效温度及疲劳寿命修正系数

基于路基压应变指标和疲劳损伤等效原则,提出沥青面层等效温度的概念及其计算公式;分析沥青面层温度状况与路基疲劳寿命的关系,总结基准状况下沥青面层等效温度的规律;引入路基疲劳寿命修正系数,建立基准状况下路基疲劳寿命修正系数与地区海拔、路表温度年均值及标准差之间的回归式,据此推算得到全国738个地区的基准路基疲劳寿命修正系数值,绘制了全国基准路基疲劳寿命修正系数等值线图.随后,建立了简便实用的基准路基疲劳寿命修正系数与年平均气温和月平均气温年极差之间的回归关系式.最后总结了非基准各因素对路基疲劳寿命修正系数的影响规律,给出了近似修正式.     

沥青路面裂缝密封胶的低温应力松弛评价指标

选择四种加热型密封胶和两种有机硅密封胶,参照交通行业标准进行低温拉伸试验,达到50%应变量后进行应力松弛试验,采用三参数固体模型拟合应力松弛试验数据.结果表明,三参数固体模型可以理想地拟合密封胶的黏弹性力学行为,模型的两个黏弹性特征参数——最大松弛比例和松弛时间,可以评价不同密封胶的应力松弛能力,但拟合过程较为复杂。定义了松弛指数,该指标与采用黏弹性特征参数的评价结果一致,可作为密封胶行业标准低温性能评价的一个补充指标.     

考虑机匣柔性的新型旋转叶片-机匣碰摩模型

针对旋转叶片与机匣的碰摩故障，以弹性叶片和柔性机匣作为研究对象，基于弹性协调相容条件推导新的旋转叶片与柔性机匣碰摩力模型.基于材料力学理论，考虑叶片旋转效应，如离心刚化和旋转软化，以及碰摩软化的影响，计算了叶片的准静态弯曲变形.采用带有弹簧支承的柔性环来模拟机匣，其位移由整体位移和局部柔性位移组成.根据能量守恒原理，建立柔性环的位移方程，并对其进行离散处理，得到机匣的结构刚度，进而求得机匣局部柔性位移.与文献和实验结果的对比验证了本文碰摩模型的准确性.     

耦合各向异性蠕变损伤的黏弹性薄板的弯曲

设损伤张量的主方向与应力张量主方向相同,基于Schapery的耦合损伤增长的对应原理,得到考虑各向异性蠕变损伤的黏弹性本构关系.将薄壁结构沿厚度方向分层,建立层合模型,且由Kachanov的损伤演化方程描述损伤沿层中各点处2个主方向的发展.具体分析了承受均布荷载的四边简支黏弹性薄板的弯曲,给出耦合各向异性损伤黏弹性薄板蠕变弯曲问题的控制方程、边界条件以及求解方法.数值算例表明:黏弹性薄板弯曲时的材料主方向与时间基本无关;当荷载在一定范围内时由于内力的重新分布,考虑损伤后的黏弹性薄板挠度最后趋于稳态值;损伤沿厚度方向的非均匀演化引起拉弯耦合效应增加了板的变形;基于各向同性损伤模型所得板的蠕变变形大于各向异性损伤模型所给出的值.     

分数导数三参数标准固体黏弹性材料的耗散性能

对分数导数三参数黏弹固体性材料的耗散性能进行了研究.基于黏弹性理论和分数阶导数理论,建立了分数导数黏弹性三参数标准固体模型,得到了分数导数黏弹性三参数固体模型的复柔量,并在此基础上得到了其耗损比和内摩擦角,以数值算例的形式分析了耗损比和内摩擦角随频率的变化规律.结果表明:在低频下的材料接近弹性材料;相反,在高频下,在每个周期有一个微小的耗散,并且趋近于一个有限值.频率越高,三参数固体的内耗频谱峰值所对应的横坐标值越接近1.     

考虑空隙率修正的铅挤压阻尼器刚塑性模型

研究了铅挤压阻尼器中铅的受力特点,考虑灌铅过程中可能引起阻尼器内部出现的空隙对铅挤压阻尼器滞回曲线的影响,修正了刚塑性模型.使用Deform3D建立了铅挤压阻尼器的有限元模型,在考虑4种不同空隙率条件下,模拟了2种位移幅值的滞回曲线.结果表明：空隙对铅挤压阻尼器挤压力的影响较小,但是对耗能能力的影响较大,由修正刚塑性模型计算得到的阻尼器耗能能力更加合理.     

多相固体的本构等效问题

本文讨论了多相固体的本构等效理论和应用分析方法,提出多相体的等效变形梯度、等效应变、等效第一类P-K应力和等效应力的表面位移和表面力的定义式,使能考虑相间结合缺陷引起的位移间断情况。文章论证了所述等效理论具有的形变功率等值性和线弹性条件下的应变能等值性。作为例子,文章介绍了空心微珠复合材料考虑相间结合缺陷的等效杨氏模量计算式。     

短轴向剪切加载模式下超大型黏弹阻尼墙力学性能试验

为了提高黏弹性阻尼装置温度相关性的准确度、最大阻尼力和力学性能,首先开展了黏弹性材料的温度扫描试验,然后设计了一种新式阻尼装置试验方法,即短轴向剪切加载模式方法,采用该试验方法对新型"5+4"式超大型黏弹性阻尼墙构件进行了力学性能试验.试验给出了黏弹性材料的tanδ-T,G'-T,G″-T曲线、黏弹性阻尼墙构件力-位移滞回曲线以及力学性能参数(最大阻尼力、损耗因子、等效阻尼系数、存储刚度、损耗刚度、剪切损耗模量、剪切储能模量等)的频率相关性和位移幅值相关性等.结果表明:黏弹性阻尼墙损耗因子峰值(0.77)与由黏弹性材料温度扫描试验得出的损耗因子峰值(0.79)只有微小差别,说明所设计的"5+4"黏弹性阻尼墙构件在短轴向剪切加载模式下可以很好发挥黏弹性阻尼材料的阻尼性能.     

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。     

分数导数黏弹性标准线性固体半无限长杆中纵波的传播

在半无限黏弹性长杆中,波在传播过程中波阵面强度会降低,其强度的衰减与黏弹性材料的性质有关.为了分析波在黏弹性杆件传播过程中波速和衰减因子的变化情况,基于分数阶导数理论,分析了黏弹性标准固体模型相关参数对波速和衰减因子的影响,所建模型能够较好地描述出纵波在传播过程中波的相速度和衰减因子的变化.在黏弹性标准固体模型复柔量的基础上,分析了分数导数黏弹性微分算子的阶数、角频率与延迟时间数对波相速度和衰减因子的影响.结果表明:随着延迟时间值的增大,纵波在黏弹性线性标准固体半无限长杆中的传播相速度不断地增大,而衰减因子不断减小;随着分数导数微分算子的增大,纵波传播相速度和衰减因子呈现出先增大后减小的趋势.     

粘弹性曲梁的动力稳定性

利用线性粘弹性力学中的微分型本构关系,建立了粘弹性Timoshenko曲梁在均布随从力作用下的屈曲运动微分方程。分离屈曲位移中的空间变量和时间变量,采用归一化幂级数法建立起该非保守系统的复特征方程,在考察位移单值性条件的基础上,运用拟牛顿法得出粘弹性曲梁振动参数随随从力的变化关系曲线,研究了支承条件对粘弹性曲梁非线性动力稳定性的影响,并考察了材料粘性对结构动力稳定性的影响。     

多孔材料的力学模型和粘弹性性能研究

建立了多孔铜-铝-氧化铝复合材料力学模型.利用粘弹性理论和有限元分析方法,得到了多孔铜-铝-氧化铝复合材料的切变模量本构方程;得出了铜-铝-氧化铝复合多孔材料的压力与位移的关系、受力面的支反力与加载时间的关系是非线性关系,多孔铜-铝-氧化铝复合材料是粘弹性材料的结论;获得了铜-铝-氧化铝复合多孔材料的弹性模量为533.89MPa的结果.     

刚性粒子填充聚合物细观损伤的显微观察

从细观力学角度研究刚性粒子高度填充聚合物的内应力形成机理,用扫描电镜对这类材料的损伤作用观察。由电镜看到,材料的初始损伤对拉伸破坏影响很大,在拉伸断口处,沿晶断裂与穿晶断裂同时发生,粘结剂发生大拉伸变形。结果表明,所试材料的粘结相和颗粒相匹配比较好,具有一定的韧性断裂特性;刚性粒子搞度填充聚合物是与初始损伤相关的粘弹性体。     

循环荷载作用下沥青混合料的黏弹塑性损伤本构模型

为较好描述损伤状态下沥青混合料的黏弹塑性应力-应变关系、明确动态循环荷载对其损伤本构关系的影响,利用经典黏弹塑性流变理论,在Burgers黏弹性模型上串联一个黏塑性元件,并根据损伤力学应变等效原理,建立了一个能体现动态循环荷载作用特点及能考虑加载频率影响的沥青混合料黏弹塑性损伤本构模型.同时进行间接拉伸疲劳试验,研究加载频率、环境温度、应力水平、沥青用量及沥青种类对混合料应力-应变关系的影响,并标定模型参数、验证模型的有效性.结果表明:所建模型不仅能较好描述沥青混合料在动态循环荷载作用下的损伤本构关系,还能体现加载频率、环境温度及荷载水平等因素对应力-应变关系的影响;模型参数意义明确、规律性强,值得进一步研究和推广.     

考虑磁致伸缩效应的偏转式发电机的振动特性研究

为了提高风能利用率,解决现有开关磁阻发电机转子旋转的单一性问题,提出一种新型可偏转双定子开关磁阻式风力发电机。首先,基于电磁-固体力学模块,建立定子结构磁固耦合数值模型,对电磁场、磁通密度、磁致伸缩密度进行了理论分析。其次,采用有限元平台对发电机进行了直观建模,基于力学理论建立考虑磁致伸缩效应的电磁-固体力学基本方程。最后,通过有限元法对发电机内、外双定子以及转子自转、偏转进行磁固耦合仿真,得到应力分布及对应的振动位移。仿真结果表明:磁致伸缩效应下的振动位移属纳米级别且所受应力较小,对发电机运行影响可忽略不计。磁固耦合的分析方法可为分析电机振动、进一步优化发电机参数提供理论参考。     

地震作用下大体积混凝土结构损伤发展估计

建议了一种地震荷载作用下混凝土结构损伤发展估计的思路和方法,通过混凝土结构在循环荷载作用下损伤演化特点的分析,推导出一种考虑组合效应的损伤演化方程.该方程反映了混凝土材料在复杂荷载作用下的多轴效应,形式简单便于数值实现.对实际工程动力损伤分析的结果表明,损伤理论更适用于混凝土结构的力学性能分析.     

低温敏性高黏弹沥青冲击隔离防护材料研制及其黏弹性研究

通过分析改性剂和增塑剂在沥青改性中的作用机理,确定了采用高掺量线型SBS、高掺量芳烃油和氧化剂复配改性沥青的技术路线和高温高速剪切共混的改性工艺,制备了低温敏性高黏弹沥青冲击隔离防护材料,系统测试了高黏弹沥青不同时温条件下的微观结构和剪切模量等.研究表明：研制的高黏弹沥青在充分溶胀、交联后,沥青与改性剂形成了相与相互穿的半互穿网络结构,与10%线型SBS改性沥青相比,其动态剪切模量和温敏性大幅度降低;与针入度温敏性表征方法相比,采用动态剪切模量温敏性表征方法更能准确反映沥青材料的温敏性.