沥青混合料非线性粘弹性本构关系研究

为进一步研究沥青混合料非线性粘弹性关系,采用简单性能试验机(SPT)在不同温度(5、25、45℃)和荷载作用频率(0.5、1、5、10、25 Hz)下的测定沥青混合料动态模量和相位角。通过对比Burgers模型与建立的分数导数模型对试验结果的拟合,表明分数导数模型较以往的模型能够较好地拟合试验曲线,拟合参数具有实际物理意义,能够用于描述沥青混合料的动态粘弹性性能。     

初始温度条件下全尾胶结膏体损伤本构模型

膏体充填料到达采场初始温度不同是矿山存在的普遍现象,不同初始温度条件下膏体力学特性及应力-应变关系直接影响到矿山采充周期及相邻采场开采时贫化指标.通过对初始温度为2、20、35和50℃的硬化膏体进行单轴抗压强度试验,获得不同初始温度下充填体应力-应变演化曲线.根据理论推导和试验结果,建立了不同初始温度下膏体损伤本构模型,通过本构模型参数回归,提出膏体温度-时间耦合损伤本构模型.最后,采用Comsol数值模拟软件,将温度-时间耦合损伤本构模型嵌入solid mechanics模块,对单轴抗压试验进行数值模拟,模拟应力-应变曲线与试验结果较为吻合,验证了所提出本构模型的可靠性.     

原位自生TiB增强钛基复合材料的热变形行为

通过等温热压缩模拟方法在温度为850～1 050 ℃和应变速率为0.02～0.50 s^-1的工艺下研究了原位自生5% TiB (体积分数)增强Ti复合材料的热变形行为。结果表明：在热变形过程中,试样的流变应力和峰值应力均随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小;试样在高变形温度及低应变速率下变形时,TiB增强体有足够时间进行旋转取向而减少断裂,这有助于提高材料性能;通过计算得出试样在（α+β）相区和β相区的塑性变形表观激活能分别为789.8 kJ/mol和 271.6 kJ/mol,大于钛的表观激活能。分析认为：TiB增强体对试样的热变形行为有显著的影响;随着变形温度的不断升高,试样的塑性变形表观激活能显著降低,表明试样在850～1 050 ℃的高温塑性变形行为具有明显的分区特征;在不同温度区间的变形机制不同,因此在（α+β）相区和β相区分别建立了其热变形本构方程。     

压电材料非线性本构关系及有限元实施

通过对试验结果的分析 ,提出经过简化的压电陶瓷PZT 4的非线性本构关系 ,建立相应的有限元计算方法 .以多重复合式压电材料启动器为例 ,计算电荷载作用下的电畴翻转、反向极化和反向电致屈服等非线性响应 ,从而对压电材料启动器的工作特性有所了解 ,并对它的破坏机理的研究提供一些启示 .     

非线性空间有限元在钢筋混凝土分析中的应用

用非线性空间有限元法分析钢筋砼存所在的问题，包括材料的本构关系、破坏准则及砼开裂、压碎前后的模拟．在这些工作的基础上编制了三维非线性有限元分析程序．作为算例，分析了钢筋砼构件受扭矩等力系作用时的内力和位移．计算表明，理论与实验结果吻合良好．     

车削ZL109铝合金PCD刀具的 几何参数优化仿真

ZL109铝合金对刀具的磨损严重,难以获得较好的加工精度.而刀具几何参数对切削力、切削温度、表面加工质量和刀具耐用度都有重要的影响,对刀具几何参数进行优化具有重要意义.利用材料试验机和SHPB装置对ZL109进行准静态和动态冲击压缩实验,确定ZL109铝合金的本构模型参数.采用单因素试验法,模拟刀具的前角、后角和刀尖圆弧半径对切削力和刀尖温度影响.结果表明:刀尖圆弧半径对X和Y方向切削力的影响最大,前角对Z方向切削力的影响最大,而后角对刀尖温度的影响最大.通过正交试验法和极差分析,当刀具几何参数选择为前角γ0=0°,后角α0=7°,刀尖圆弧半径r=0.4 mm时,PCD车刀切削ZL109铝合金时刀具的切削性能最优.     

手征性媒体中双各向同性散射特征的研究

讨论麦克斯韦等式下广义圆极化在手征性媒体中的不同的本构关系.在某类手征性媒体中广义圆极化波的场,与在非手征性媒体中麦克斯韦等式描述的同构关联有着相同的形式;但是不同的圆极化对应场的物理参数也不同.不管传播方向如何,这样的圆极化波(左或右)传播同等的波数.本文基于球面积分等式研究广义双各向同性物体的电磁散射特征.应用基层顶面等效性原理,能够把在均匀的双各向同性域中的电磁场用分布在它的边界面上的等量电磁流表示出来.     

TSZ410铁素体不锈钢的高温力学性能试验

通过对TSZ410铁素体不锈钢进行高温稳态试验研究,得到了高温下初始弹性模量、名义屈服强度、抗拉强度、断后伸长率等主要力学性能指标,对比分析了Rasmussen模型和Gardner模型,并基于Rasmussen模型,提出了TSZ410不锈钢硬化指数的计算公式,建立了高温应力-应变本构关系,并与Q235B、S30408奥氏体不锈钢、EN 1.4003不锈钢进行了对比,研究揭示了温度对其力学性能的影响规律。研究表明,TSZ410不锈钢的初始弹性模量、名义屈服强度、抗拉强度随着温度的升高而逐渐下降,特别是在400～700℃温度段的下降速度最为显著;温度700℃时,初始弹性模量约为常温下的40%,名义屈服强度和抗拉强度降为常温下的15%左右。TSZ410不锈钢在高温下强度损失明显大于Q235B,而刚度损失明显小于Q235B;在温度低于500℃时,TSZ410不锈钢的强度损失显著小于S30408奥氏体不锈钢;当温度高于500℃后,则相反。     

不排水条件下黏土本构关系的数值建模

采用数值建模方法建立了不排水条件下黏土的弹塑性本构模型,为不排水条件下土体工程的计算机仿真提供了符合实际的本构方程.通过可视化给出整个应力场中排水与不排水条件下剪应变的三维变形曲面,对比两者发现,无论应力范围还是曲面坡度都存在显著差异;排水与不排水条件下的剪切屈服轨迹基本变化趋势相差不大,但不排水条件下剪应变上升较快;排水条件下的体积屈服轨迹开始稍微向右偏转,然后缓慢地向左偏转,而不排水条件下体积屈服轨迹开始也稍微向右偏转,然后较快地向左偏转.     

基于小振幅机械波动方程的水面模拟

自然水面模拟在计算机游戏和影视等行业中有重要的应用.已往基于物理的水面模拟大都通过求解复杂的NS(Navies Stokes)方程来实现.为了降低计算的复杂性,提高模拟的效率,根据弦受力运动过程,通过适当的假设,推导出小振幅机械波动微分方程.通过求解此方程来进行水面波浪模拟,并利用水面光学特性,加强水面真实.实践证明,算法成功地实现了水面的模拟,取得了很好的模拟效果,避免了复杂的求解过程,算法运行效率很高.