聚丙烯打包带蠕变特性研究

采用四元件Burger模型对常温下聚丙烯(PP)打包带的拉伸蠕变特性进行了研究。结果表明:Burger模型可以用于模拟PP打包带的短期蠕变行为;瞬时弹性变形系数与应力水平无明显关系;Kelvin模型中延时弹性变形系数和粘性系数以及Maxwell模型中的粘性系数均随应力水平的增加而下降;松弛时间和延迟时间均随应力的增加而下降;拉伸蠕变速率随应力上升而急剧上升,该结论与滞后时间的分析一致。     

瓦楞楞型对瓦楞纸箱蠕变性能的影响

采用四元件模型对不同楞型的瓦楞纸箱的压缩蠕变特性进行了研究。研究结果表明:四元件模型可以用于模拟不同楞型的瓦楞纸箱的短期蠕变行为;在3种楞型中,B型瓦楞纸箱的瞬时弹性变形系数数值最小;A型瓦楞纸箱在Kelvin模型中的延时弹性变形系数和粘性系数最小;Maxwell模型中的粘滞系数与应力水平关系明显,随着应力水平的上升,下降比较明显,其中A型瓦楞纸板不可恢复永久变形最大;随着应力水平的上升,各种楞型的瓦楞纸箱的松弛时间均呈明显下降趋势,其中A型瓦楞纸箱下降程度最为明显。     

一种新的聚合物基复合材料应力松弛经验模型

视黏弹性元件弹簧和粘壶的特性参数为时间的函数,建立双变参Maxwell模型,求解其本构方程及松弛函数,探讨了其松弛函数与经验KWW函数的关系,提出了一种新的应力松弛经验模型。运用最小二乘原理,建立该模型参数的确定方法。开展了玻璃纤维增强聚合物(GFRP)复合材料的长期应力松弛实验,并通过实验数据的分析验证了该模型的正确性。研究表明,新应力松弛经验模型拟合曲线与实测曲线吻合较好,相关系数达到96%以上,说明了该模型适合描述GFRP复合材料的黏弹性松弛特性。     

生物可降解材料PLGA的应力松弛性能

针对基于生物可降解材料聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)的热压成型工艺仿真研究中,粘弹性材料模型参数缺乏的问题,通过单轴拉伸应力松弛试验,研究了生物可降解材料PLGA在5种温度状态下的应力松弛性能。基于时间-温度等效原理,平移得到60℃的松弛模量主曲线,并采用广义Maxwell模型对此主曲线进行拟合。结果表明:随着温度的升高,PLGA材料的松弛时间明显缩短,且拟合曲线与原数据误差较小,说明广义Maxwell模型能较理想地模拟PLGA材料的应力松弛行为。这些数据的获得为后续仿真研究提供了参考。     

7050-T7451铝合金低周疲劳平均应力松弛规律

为了研究平均应变对7050-T7451铝合金低周疲劳力学行为的影响,开展了不同应变比(R=-1、-0.06、0.06和0.5)下的室温恒幅低周疲劳试验。结果表明:在对称循环应变下,材料总体表现为循环软化特征;而在非对称循环应变下,材料表现为初始硬化后的循环稳定行为。非对称循环应变导致了材料出现与应变幅相关的平均应力松弛现象。采用Landgraf模型和非线性Maxwell模型分别研究了7050-T7451铝合金的平均应力松弛规律。结果表明:Maxwell模型能够较准确地描述材料的平均应力循环松弛特征,而Landgraf模型更适用于低应变幅下的平均应力松弛描述。     

92负刚度蜂窝结构压缩性能分析

为准确开展以黏弹性材料为载体的负刚度蜂窝结构数值模拟研究,提出一种基于黏弹性广义Maxwell模型的负刚度蜂窝结构压缩性能数值模拟法。进行了尼龙12的动态机械分析(DMA)测试,基于广义Maxwell模型拟合实测动态模量数据,得到反映尼龙12动态黏弹性的无量纲模量g_i和松弛时间τ_i。建立了负刚度蜂窝结构的有限元模型,基于实测的动态黏弹性参数,进行压缩性能的数值模拟研究,并同压缩试验结果进行比较,验证了数值模拟的准确性,利用数值模拟研究几何参数对结构压缩性能的影响规律。结果表明,基于黏弹性广义Maxwell模型的负刚度蜂窝结构数值模拟分析法可较准确模拟结构的压缩性能,为预测负刚度蜂窝结构的力学性能提供帮助。     

沥青混合料黏弹性主曲线模拟及换算

基于时间-温度等效原理将不同温度下沥青混合料的储存模量和蠕变柔量进行平移形成主曲线,采用广义Maxwell和Kelvin模型分别模拟沥青混合料的松弛和蠕变特性,利用Prony级数表达式和Laplace变换实现黏弹性主曲线间的相互换算,并将换算结果与试验结果进行了比较。结果表明,广义Maxwell和Kelvin模型可以较好地模拟沥青混合料黏弹性主曲线,储存模量和蠕变柔量主曲线相互换算结果与试验结果规律基本一致,松弛模量实际结果应介于由储存模量和蠕变柔量换算的松弛模量主曲线之间,这可为沥青混合料黏弹性力学研究及黏弹性参数的获取提供有益参考。     

天然胶松弛曲线的一种拟合方法

采用单一的Maxwell模型确定被测材料的平均松弛时间,适当选择各运动单元的松弛时间,建立了五参数数学模型,各参数均用最小二乘法拟合。结果表明,均方根偏差均小于3％,松弛谱基本呈正态分布。     

基于广义Maxwell模型的非球面光学镜片成型模拟

介绍了玻璃材料模压过程及其存在的问题,针对玻璃模压仿真过程中所表现粘弹性力学特性,提出了采用广义Maxwell模型来模拟,分析了模压过程中的热传递形式及其模型.采用MSC.MARC软件对玻璃L-BAL42圆柱模压实验进行仿真,结果表明,广义Maxwell模型能够较好地模拟实际模压中的粘弹性力学特性,在600℃时利用此模型得到的松弛曲线与理论上的松弛曲线十分吻合.通过对非球面光学镜片的模压成型过程进行模拟,发现玻璃的最大应力出现在与上下模接触处的侧边,随着温度的降低,最大应力变大、模压力逐渐升高,在上下模闭合时,模压力快速上升,通过分析得到了透镜边缘处最易破碎失效的结论,实际透镜模压结果证实了结论.最后对非球面的形状偏差进行了预测,表明随着中心距离的增加,偏差变大,偏差最大值超过了5μm.研究的结果对玻璃模压建模及非球面透镜的实际加工具有一定的指导意义.     

地铁扣件III型弹条失效有限元分析

为了分析地铁扣件III型弹条的断裂原因,建立了详细的扣件系统有限元模型,研究了Ⅲ型弹条不同安装状态和弹程对其扣压力和应力的影响。结果表明,弹条中肢插入铁垫板孔长度在69 mm~76 mm时,对弹条的扣压力影响很小,但对弹条最大等效应力影响比较大;同时,随着弹条中肢插入铁垫板插孔长度的增加,弹条后端与铁垫板的接触状态由线接触转化为多点接触,使得弹条后端圆弧与铁垫板端部发生挤压,产生局部应力集中。随着列车的反复通过,弹条在应力集中处容易萌生裂纹,最终裂纹扩展导致弹条发生疲劳断裂。数值分析结果与现场多数弹条断裂破坏位置相吻合。在线路运营维护中,应将弹条后端圆弧与铁垫板端部的距离严格控制在8 mm~10 mm内。