三峡工程二期围堰堰体材料流变本构模型研究

三峡工程二期围堰堰体结构材料主要成分是风化砂和石碴料,通过采样和实验分别得到了这两种材料的力学特性和基本性质,总结了其变形规律.在实验成果和实测的基础上,分析研究了围堰填料的应力应变关系.提出了三参量堰体材料流变本构模型,该模型既可以描述材料的蠕变过程行为,又能描述材料应力松弛特性,符合大多数材料的粘弹性力学特性,能够很好的分析研究围堰堰体结构的应力应变.     

高分子熔体和浓溶液流变性能的研究──（I）具有Nagai缠结链限制作用下高分子熔体的非线性粘弹性分子理论

根据多重缠结模型和多重蠕动机理．用统计力学和动力学相结合的方法．建立了具有缠结限制作用的非线性粘弹性分子理论，计算了处于多重缠结态高分子链的构象统计．得到了高聚物熔体的粘弹性形变自由能，推导出了４种简单形变方式下的应力－应变关系、高分子流体的回忆函数、简单剪切流下的物料函数．推出了一种测定参数η０，ｎ’和ａ的新方法．从理论和实验上证实了非线性粘弹性理论的时间效应和形变影响是相互独立的．并以聚乙烯，聚丙烯和聚苯乙烯熔体的大量流变性能实验数据加以验证．结果证明，该理论能较好地预测高聚物熔体的非线性和线性粘弹性力学行为．     

锂电池电极纳米颗粒和粘结剂在充电放电循环中的应力计算

粘结剂作为锂电池电极制造的重要材料，它的用量虽少，却是极板力学性能的主要承担者。现有的复合电极力学行为模型多将粘结剂层假设为线弹性材料，这很难描述粘结剂层的复杂力学行为，因此为了深入理解极板纳米级颗粒与粘合剂在充放电过程的力学行为，根据已有的实验数据拟合得到拟合精度较高的粘弹性本构模型，采用与锂离子扩散方程形式相似的传热方程求解工具模拟活性硅颗粒在充电放电过程的应力变化，研究结果表明硅颗粒锂化时主要的塑性变形发生在第一个充电放电循环过程中，粘结层的最大应力变化类似纳米颗粒间的应力变化，随着粘结剂厚度的增加，粘结层界面的最大应力会逐渐降低；还有，相近应变下粘弹性性本构模型对于粘结剂PVDF流变行为描述好于线弹性和NeoHookean超弹性模型。     

聚合物粘弹性及其力学模型

针对经典粘弹性力学模型不能准确描述聚合物材料力学行为这一缺点,建立了一种能反映聚合物材料各种力学现象的力学模型,该模型可以准确地描述聚合物的蠕变行为和应力松弛现象．利用具有不同弹性刚度和粘度的双弹簧双活塞元件,运用流变学和弹性力学原理,得出了聚合物粘弹性的物理模型和数学表达式．文中最后讨论了交变载荷下聚合物的粘流特性,并得到以下结论：(1)在交变载荷下,聚合物的粘性流动与振幅成正比;(2)振动频率存在一个最佳值,只有当频率等于这个最佳值时,其对粘性流动的影响才是最大的。     

基于粘弹性分析的含蜡原油触变性研究

触变性是含蜡原油的一个重要流变性质,输油管道运行的安全性分析需要对触变行为做出准确的定量描述。从粘弹性力学角度出发,在弹性应力和粘性应力两方面分析含蜡原油在触变过程中的力学响应,做出若干合理的假设,推出新的触变性计算模型。该模型物理意义明确,可用于求取停输管道的再启动压力。对大庆原油和中原加剂原油进行了触变实验,用该模型对实验数据进行了非线性最小二乘法回归,结果表明,该模型能够较准确地预测触变行为。与其他触变模型相比,该模型具有参数较少和精度较高等特点。     

高强钢动态力学性能本构模型研究

为了研究高强钢材料在动态加载过程中的力学响应,采用分离式霍普金森压杆对材料进行了不同应变率（3000到 12000s-1）和不同温度（20℃到800℃）单轴压缩实验.实验结果表明：高强钢的动态力学行为受应变率和温度的强烈影响.流动应力随着应变率的升高而增加,随着温度的升高而降低.提出了一个经验型本构模型来描述材料的加工硬化和温度软化行为.该本构模型预测的应力——应变曲线与实验结构较好吻合,表明该本构模型可进一步用于高强钢动态变形过程的数值模拟研究.     

层合梁结构的粘弹性界面分析

为了更好地了解弱界面对于结构力学响应的影响,通过对一平面应力问题的分析,研究了简支边界条件下层合梁结构在静态荷载作用下的粘弹性界面反应.用Kelvin-Voigt粘弹性模型模拟界面特性,得到了结构依赖于时间关系的弹性力学精确解.此外,对同厚度的弹性各向同性材料的三层层合梁结构进行了数值计算.结果表明,层合梁结构的力学响应对粘弹性界面的反应非常敏感.与粘性界面的最大不同之处在于当时间趋近于无穷大时,粘弹性界面仍然有传递层间剪力的能力.     

高强钢动态力学性能本构模型研究（英文）

为了研究高强钢材料在动态加载过程中的力学响应,采用分离式霍普金森压杆对材料进行了不同应变率(3000到12000s-1)和不同温度(20℃到800℃)单轴压缩实验.实验结果表明:高强钢的动态力学行为受应变率和温度的强烈影响.流动应力随着应变率的升高而增加,随着温度的升高而降低.提出了一个经验型本构模型来描述材料的加工硬化和温度软化行为.该本构模型预测的应力——应变曲线与实验结构较好吻合,表明该本构模型可进一步用于高强钢动态变形过程的数值模拟研究.     

基于粘弹性分析的含蜡原油触变性研究

触变性是含蜡原油的一个重要流变性质，输油管道运行的安全性分析需要对触变行为做出准确的定量描述。从粘弹性力学角度出发，在弹性应力和粘性应力两方面分析含蜡原油在触变过程中的力学响应，做出若干合理的假设，推出新的触变性计算模型。该模型物理意义明确，可用于求取停输管道的再启动压力。对大庆原油和中原加剂原油进行了触变实验，用该模型对实验数据进行了非线性最小二乘法回归，结果表明，该模型能够较准确地预测触变行为。与其他触变模型相比，该模型具有参数较少和精度较高等特点。     

非线性粘弹性材料的一个瞬时弹性本构关系

运用非线性粘弹性本构理论中的弹性回复对应原理,得到了一个简单的适用于非线性粘弹性材料的瞬时弹性本构关系.结合实例分析, 验证了由该瞬时弹性本构所表征的非线性粘弹性本构关系能对非线性粘弹性材料的力学行为进行合理描述的结论.     

大理岩结构面非线性蠕变损伤本构模型研究

针对锦屏二级水电站地下洞室群围岩富含节理的情况,对主要围岩大理岩进行含软弱夹层的剪切蠕变试验,结果表明在应力水平较低时,蠕变变形主要有瞬时弹性变形和黏弹性变形组成,当应力水平较高时,蠕变变形主要有瞬时弹性变形,黏弹性变形和黏塑性变形组成。在广义开尔文模型基础上增加一非线性项,来描述衰减蠕变阶段和稳定蠕变阶段;根据加速蠕变阶段岩石的损伤特性,选取基于应力水平和时间因素的损伤变量,建立了岩石非线性蠕变损伤本构模型,并通过试验结果对该模型进行参数辨识,验证了该模型的正确性和合理性。然后,分别利用该模型和西原(Nishiharamodel)模型对加速蠕变阶段进行拟合,结果表明提出的模型能很好地描述加速蠕变阶段,克服了西原模型的不足。     

沥青混合料损伤蠕变模型试验研究

在三元件黏弹性模型基础上耦合一个连续性损伤因子,构建一个能够描述沥青混合料三阶段蠕变全过程的损伤蠕变模型。综合考虑黏弹性特性与损伤机制,推导了该模型的本构方程,分析了沥青混合料的蠕变特性。通过沥青混合料在不同应力水平下的单轴压缩蠕变实验,编制非线性拟合程序,得到模型参数和损伤演化曲线。将不同应力条件下模型预测值与实验结果进行对比,结果表明,该模型能准确反映不同应力水平下沥青混合料蠕变过程三个阶段的特征和进入破坏阶段的临界时间。     

高地应力作用下巷道围岩蠕变的ANSYS仿真计算

为了研究高地应力作用下巷道围岩的蠕变规律,利用ANSYS强大的非线性蠕变计算功能,对深部围岩巷道进行模拟,建立几何模型以及蠕变模型,并利用实验测得的岩石力学参数,通过ANSYS软件计算,一方面验证非线性流变理论,另一方面找出深部蠕变的一些规律,与试验结果进行比较分析。结果表明:用ANSYS进行土力学、基础工程学和岩体力学领域的计算、分析,精度非常高,对于实际深部开采有一定的指导意义。     

沥青混合料时间-温度-老化等效性原理及应用

粘弹性材料力学行为的主要特征是它的时间相关性,其本质在于材料内部时钟或特征时间的存在,这个特征时间受多种因素的影响,研究材料特征时间变化往往采用材料粘度的自由体积理论.根据自由体积理论,推导了表征时-温等效关系的WLF方程.老化同样影响材料的粘度,由已有的蠕变试验结果推导了沥青混合料的时间-温度、时间-老化、温度-老化等效关系式,这对研究沥青混合料的力学行为、结构分析以及寿命预估等具有重要的意义和价值.     

索膜结构的蠕变性能研究

概括近几年国内外蠕变力学领域的研究进展,阐述了理论、试验等方面已经取得的成果,着重介绍了有限元计算机模拟,并通过工程实例进行了索膜结构蠕变的有限元分析,描绘出了理想的蠕变曲线,得出一些有用的规律,为考虑蠕变影响的应力应变分析提供了科学依据。     

土石坝心墙沥青混凝土三轴蠕变试验研究

沥青混凝土作为粘弹性材料，在外力作用下将产生很大的蠕变．土石坝沥青混凝土心墙在自重或外力作用下也将产生较大的蠕变，这将直接影响沥青混凝土心墙的受力形式与内应力的大小．基于三轴蠕变试验，对三峡工程茅坪溪土石坝心墙沥青混凝土材料的蠕变特性进行了研究、试验结果表明，用本文的三轴蠕变试验方法进行的试验，可较好的反映心墙工作状态下真实的蠕变状态．另外，用粘弹性的Burgers模型来描述该心墙沥青混凝土材料的蠕变特性，试验曲线和理论曲线能够很好的吻合．     

热塑性高分子薄膜蠕变模型的研究

在研究热塑性聚物变应力拉伸蠕变过程的基础上,应用BOLTZMANN原理对MAXWELL-VOIGT粘性模型进行了改进,建立新的蠕变模型及数据处理软件。实验证明此模型可以较好地应用于PVC薄膜拉伸蠕变试验研究中。     

重复荷载下沥青混合料变形的粘弹性有限元分析

沥青混合料是典型的粘弹性材料,广义Maxwell粘弹模型能很好地描述沥青混合料的变形规律。通过拟合AC-13C基质、改性沥青混合料的静载蠕变试验数据获得广义Maxwell模型的Prony系列系数,采用加载0.1s、卸载0.9s的半正弦波间歇荷载模拟路面实际的车辆荷载,对重复荷载作用下的沥青混合料进行粘弹性有限元分析,预测出重复荷载作用下AC-13C基质、沥青混合料的变形,与实测变形相比具有很好的一致性。粘弹性有限元方法预测出的应变包括弹性应变和蠕变应变,而蠕变应变直接导致永久变形的产生,通过分析蠕变应变可以判别沥青混合料的弹性恢复能力。     

用弹性-粘弹性对应原理求解材料力学问题

弹性-粘弹性对应原理是将线弹性体的解答结果进行Laplace反演,得到粘弹性体的结果,利用对应原理求解粘弹性体力学问题,可将线弹性与粘弹性力学有机地结合起来,这样在传统材料力学基础上引入新材料和新理论,极大地丰富了传统材料力学。     

PVC非线性粘弹性行为的研究

.研究了室温下聚氯乙烯(PVC)的应变率敏感性和短期蠕变行为,应用时间-温度-应力等效原理,可以将不同应力水平下的蠕变曲线移位成某一参考应力水平下的主曲线,从而可以通过较高应力水平下的短期蠕变行为来预测较低应力水平下的较长期的蠕变行为.着重分析了聚氯乙烯(PVC)非线性蠕变行为的时间-应力等效性.