考虑粗集料和空隙的沥青混合料粘弹性细观力学分析

利用细观力学方法分析了粗集料和空隙对沥青混合料的粘弹性能的影响。在Laplace空间域内,分别对粗集料和空隙利用细观力学的Mori-Tanaka等效夹杂理论解决了沥青混合料的混合夹杂问题。然后基于宏观平均场理论,从沥青砂浆基体粘弹性能推导了沥青混合料的粘弹性能。以单轴和简单剪切应力下的预测为例,分析了粗集料和空隙对沥青混合料性能的影响,结果发现：复合材料细观理论可以成功地从性质均匀的沥青砂浆粘弹性能预测性质复杂的沥青混合料粘弹性能,沥青混合料粘弹本构方程可以表示为粗集料和空隙的综合影响系数与沥青砂浆粘弹本构方程的乘积形式。空隙率的增大会导致综合影响系数呈线性减小,而粗集料体积分数的增大会使其呈指数规律迅速增大,说明空隙和粗集料对沥青混合料的粘弹性能分别起到衰减和增强作用,但空隙的衰减作用弱于粗集料的增强作用。粗集料和空隙对沥青砂浆的综合影响体现为增强作用（2～10倍）,且剪切应力下增强作用近似是单轴应力下的2倍。沥青砂浆基体泊松比对综合影响系数的影响甚微,在以后的研究中可以取定值。     

采用分数阶导数描述胶凝原油的流变模型

提出了采用分数阶导数的新流变模型理论来描述胶凝原油蠕变特性和动态粘弹特性的方法.由Maxwell体和分数阶导数的类Kelvin体组合建立了类Burgers体流变模型,并推导得到了分数阶导数类Burgers体的蠕变柔量表达式.试验验证了该模型能精确描述胶凝原油的蠕变过程,而经典的标准粘弹性固体模型和粘弹性流体模型都不能很好地拟合蠕变试验曲线.试验还验证了分数阶导数的类Kelvin体和类标准线性体都能精确描述胶凝原油的动态粘弹性能,而经典的标准粘弹性固体模型同样也不能很好地拟合动态粘弹试验曲线.     

采用分数阶导数描述胶凝原油的流变模型

提出了采用分数阶导数的新流变模型理论来描述胶凝原油蠕变特性和动态粘弹特性的方法.由Maxwell体和分数阶导数的类Kelvin体组合建立了类Burgers体流变模型,并推导得到了分数阶导数类Burgers体的蠕变柔量表达式.试验验证了该模型能精确描述胶凝原油的蠕变过程,而经典的标准粘弹性固体模型和粘弹性流体模型都不能很好地拟合蠕变试验曲线.试验还验证了分数阶导数的类Kelvin体和类标准线性体都能精确描述胶凝原油的动态粘弹性能,而经典的标准粘弹性固体模型同样也不能很好地拟合动态粘弹试验曲线.     

砂沥青混合料非线性粘弹模型

基于砂沥青混合料蠕变特征,在Burgers模型中串联粘塑性体,并对粘塑性体中粘性系数进行改进,得到描述整个蠕变过程的非线性粘弹模型,理论推导和分析了模型蠕变方程.进行了砂沥青混合料试样施加不同应力下单轴压缩蠕变实验,由最小二乘法编制非线性拟合程序求得模型参数,拟合得到各模型参数与应力函数关系式.通过模型预测和实验值对比,结果表明,模型完整描述了砂沥青混合料蠕变过程3个阶段,尤其反映了加速蠕变的非线性粘弹特征.     

动态力学温度谱分析的新方法及其应用——1.从动态力学温度谱和α_T(T)求松弛谱和推迟谱的新方法

提出简化广义Maxwell模型和简化广义Voigt模型来描述高聚物在主转变区的粘弹性能。建立了一种从动态力学温度谱和α_T(T)直接求松弛谱、推迟谱及其它粘弹函数的新方法。采用文献的实验数据对上述方法进行了验证,计算得到的粘弹性质与实验结果相一致。这个方法同时也是本系列研究工作的基础。     

孔隙介质中滞留聚合物分子的粘弹效应系数

本文在文献[1]的基础上做了进一步的试验研究,发现慢速降压过程流速对时间的依赖关系呈指数曲线形式,同时进行了慢速升压试验,同样发现流速与时间的指数关系。文中对文献[1]定义的附加残余效应系数提出了修改,重新定义为滞留分子粘弹效应系数,对降压过程和升压过程的粘弹效应系数进行了对比。通过岩心出口液浓度数据,证实了文中描述的粘弹效应机理和分子构象改变的物理模型的可靠性。     

粘弹粘塑性围岩流变特性解析

本文采用岩体的力学介质模型研究了粘弹粘塑性巷道围岩流变特性,按照围岩—支护共同作用的观点,得到了在支护反力作用下的一般表达式,给出了在支护反力为常量时包括粘弹粘塑性围岩特性曲线及其时间效应的封闭式解答。     

弹粘塑性薄壁圆筒变形的分析

应用弹粘塑性本构方程,给出了弹粘塑性薄壁圆筒形容器的变形计算公式。     

一个软土的弹粘塑性模型及其有限元应用

介绍一处适用于软土的弹粘塑性模型,将该模型应用于平面有限元程序中,对某软土地基的固结变形进行了分析预测。该模型和邓肯－张模型相比预测结果更合理。该模型还可用于预测软土路基的工后沉降。     

泡沫驱动态稳定性关键因素分析

利用扩张压缩界面张力仪和泡沫扫描仪对CO₂同FCY(两性离子泡沫剂)形成泡沫稳定性进行研究,研究了动态表面张力、粘弹变量、携液系数、稳定系数之间关系,粘弹变量同再生能力之间关系。研究表明,泡沫稳定性主要受到携液能力和形变能力的影响,表现为随着携液能力的增加体系的稳定性增加;粘弹变量的增加提高了体系的稳定性,两者之间表现出明显的线性关系。泡沫体系的再生能力与体系的形变能力有着密切的关系,随着粘弹变量的增加,体系的再生能力下降。泡沫体系的粘弹变量范围须同时满足体系稳定性和再生性的要求。     

非线性粘弹性梁弯曲问题的新算法

首先从松弛型的非线性 L eaderman本构关系出发 ,利用线性几何假设 ,建立了非线性粘弹性梁弯曲问题的数学模型 ;其次 ,利用 L aplace变换法证明了非线性粘弹性梁问题与非线性弹性梁问题之间存在着某些对应关系 .对应关系为粘弹性梁的求解提供了一种新的思路 ,利用这些关系可直接从相应弹性问题获得粘弹性问题的部分响应 ,与传统的时域有限差分法相比 ,计算时间明显缩短     

纤维增强塑料的粘弹性参数

对于弹性纤维增强的复合材料,当其基体的粘弹性行为用分数阶导数型本构关系描述时,给出了预测整体三维本构关系的解析表达式。结果说明,这类复合材料仍具有粘弹性特性,其整体粘弹性本构关系的弹性部分综合了纤维弹性和基体弹性的共同贡献。粘性部分同样可以表示成分数阶导数的形式,这一部分来自基体粘性的贡献。复合材料具有和基体相同的粘性系数。建模采用渐近均匀化方法。为分析微结构特点对整体特性的贡献,须求解两类局部问题。可以看出,在整体的等效模量中包含了局部变形的贡献,局部变形增加了复合材料的耦合刚度。给出了应用于基体具有Makris粘弹性关系的具体形式。以圆截面纤维错排的情形为例,给出了整体等效模量随纤维比的变化曲线。     

非线性粘弹性桩的横向混沌运动

研究了轴向周期载荷作用下非线性粘弹性嵌岩桩的横向混沌运动．假定桩和土体分别满足Leaderman非线性粘弹性和线性粘弹性本构关系,得到的运动方程为非线性偏微分．积分方程;利用Galerkin方法将方程简化为非线性常微分方程,并进行了数值计算;考察了几个参数的影响．数值结果表明非线性粘弹性桩可以通过准周期分叉方式进入混沌运动状态．     

基于ABAQUS的粘弹性动力人工边界精确自动施加

粘弹性动力人工边界在结构-地基动力相互作用问题的有限元分析中已得到了广泛的应用,但对于规模较大的复杂计算模型而言,粘弹性动力人工边界的施加存在着前处理工作量浩繁、施加精度不高等问题.为此,基于粘弹性动力人工边界理论及ABAQUS软件平台,提出了粘弹性动力人工边界精确自动施加方法,编制了相关程序并进行了验证.算例将本文方法和通常的近似施加方法进行了对比分析,结果表明,近似施加方法会引起较大计算误差,本文所提出方法的施加简便性、施加精度均优于通常的近似施加方法.     

粘弹性越流含水层组三维渗流模型的数值解

根据含水层（组）土骨架抽水压密与回灌膨胀力学机制的线性粘弹性应力－应变本构律，建立了关于粘弹性越流含水层组三维渗流模型，应用有限元法及有限差分法求解，得到了该模型的数值解，并应用于工程实践。     

隔减震结构中黏弹性阻尼装置的遗传算法优化分析

研究了基于遗传算法的粘弹性阻尼装置在结构隔减震控制中的多参数并行优化问题.同时考虑了粘弹性阻尼装置的材料性能和形状尺寸参数的组合优化,从性价比的角度提出了目标优化函数,建立了粘弹性阻尼装置参数的优化模型.以单自由度隔震结构体系为例,采用遗传算法对其进行优化分析.结果表明：在结构和造价的双重预期目标下,通过遗传算法优化分析得到,加入粘弹性阻尼装置后,结构的位移和加速度都达到了预期的效果,同时也表明遗传算法在用于多个组合参数的优化设计时是可行且有效的.     

粘弹性层状介质的动力反分析

根据系统识别方法的基本原理,在频域对粘弹性层状介质的材料参数进行了位移反分析研究。结果表明,初始值对于反算结果的影响很小,反算过程稳定收敛,系统识别方法对于层状介质粘弹性参数的动态识别是适用、有效的。     

损伤黏弹性厚板非线性动力学方程

采用Timoshenko几何变形假设，应用黏弹性厚板几何非线性的分析方法，推导了黏弹性损伤中厚板的几何非线性问题的动力学方程．它是一个五元非线性积分——偏微分方程组．当不考虑损伤时，此方程可以退化得到黏弹性中厚板的非线性动力方程。     

基于区间参数摄动法的黏弹性区间有限元研究

对线性静力区间有限元应力区间计算方法进行了评述,认为将含有区间参数的高斯点应力在区间参数均值处进行Taylor展开,计算得到的应力区间扩张不明显.将区间分析方法应用于黏弹性问题分析,推导了黏弹性问题的区间参数摄动法计算公式,研制了相应的黏弹性区间有限元计算程序.通过算例分析认为:采用区间参数摄动法进行黏弹性问题分析是可行的;随着位移均值的增加,位移离差也逐渐增大;位移区间最终随着位移均值的稳定而逐渐趋于稳定.     

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。