橡胶材料黏弹本构关系研究综述

主要从橡胶材料黏弹性能的影响因素、黏弹本构模型及与黏弹本构关系相关的试验3个方面对国内外橡胶材料黏弹本构关系的研究现状进行了系统的总结和分析,并对橡胶材料黏弹本构关系未来的发展方向提出了建议。     

单向纤维增强塑料板的非线性本构关系

本文用余能原理导出了单向纤维增强塑料板的一般非线性本构关系,然后对单向纤维增强塑料板用单向(纵向和横向)以及双向拉伸试验证明了在其纵向和横向之间不存在非线性耦合,从而简化了一般的非线性本构关系,最后用偏轴拉伸试验验证了此简化的非线性本构关系。     

内蕴时间塑性理论在聚氨酯泡沫材料中的应用

聚氨酯泡沫材料是一种典型的缓冲吸能材料,内蕴时间理论可有效地描述泡沫材料的这种力学特性。本文针对聚氨酯泡沫材料定义了应变率相关的内蕴时间,通过引入Gibbs自由能,推导了聚氨酯泡沫材料的等温小变形本构关系,初步将内时理论引入到聚氨酯泡沫材料本构关系中。本文也为聚氨酯泡沫材料的本构关系研究提供了新的思路。     

塑钢纤维-橡胶混凝土应力-应变关系试验研究

对3种水胶比、6种塑钢纤维掺量的橡胶混凝土进行了单轴受压试验研究,测得不同水胶比、不同塑钢纤维掺量的橡胶混凝土应力-应变曲线.根据曲线特点,提出了含有本构参数A、B的塑钢纤维橡胶混凝土单轴压缩本构模型.对应力-应变试验结果进行最小二乘法非线性回归分析,求出本构参数值和纯橡胶混凝土本构参数A、B的数学表达式,明确了立方体抗压强度、橡胶混凝土本构参数及塑钢纤维特征参数与本构参数A、B的关系,得到了塑钢纤维-橡胶混凝土的本构方程.     

单螺杆挤出过程熔体输送段数值模拟方法

综述了应用于螺杆挤出成型过程熔体输送段数值模拟的各种计算方法，根据挤出过程聚合物流场控制方程，介绍了几种有代表性的聚合物本构关系，包括线性黏弹性和非线性黏弹性本构方程。概述了有限差分法、有限元法、有限体积法和边界元法等数值计算方法的特点和应用范围，并针对聚合物熔体流动模拟中的迭代收敛性和稳定性、耦合和解耦合、高Weissenberg数等问题进行了讨论，指出应该根据研究目的和实际情况选择适宜的本构方程和数值方法。     

ECC动力学性能及动态本构关系研究进展

从ECC优异的力学性质出发,综述了国内外学者对ECC动态性能以及动态本构关系方面的研究进展,总结分析大量学者的试验结果得出温度、应变率、纤维类型以及纤维与基体之间的界面黏结力是影响ECC动态力学表现的主要因素,并从微观的角度分析了ECC各个组分与应变率的依赖性,为ECC动态本构关系的研究提供了依据.当前关于ECC动态本构模型的研究多是以现有混凝土动态本构关系为参考,通过试验数据拟合得到的经验型公式,其中改进ZWT模型和修正HJC本构模型被学者们普遍接受.以ECC实际特性为指标,评述了两种模型的优缺点,并提出现有模型最优适用范围,为有关学者研究ECC动态力学特性以及为ECC在更广阔的领域推广应用提供参考.     

橡胶材料的本构模型

介绍基于不同理论的橡胶材料本构模型。橡胶材料的本构模型众多，分子统计学本构模型、变形张量不变量本构模型和主伸长本构模型与橡胶材料当前的应变状态有关，与应变过程无关，建模时只考虑弹性效应；热-粘弹性本构模型适用于添加各种配合剂的橡胶材料。     

铝合金强化段对拉挤型复合材料与铝合金过盈配合的影响研究

为研究铝合金本构关系强化段对铝合金与拉挤型复合材料过盈配合时的影响,在本文中首先将铝合金的本构关系简化为双线性模型,通过弹塑性力学推导了在该本构关系下过盈量与铝合金、复合材料界面正应力之间的关系。然后通过了有限元与实验进行了验证,在有限元验证过程中通过多线性等向强化(MISO)真实模拟铝合金的本构关系。最后研究了强化段对正应力的影响,得到结论如下:①理论解与有限元解和实验值吻合较好,这证明了理论推导的正确性;②在复合材料与铝合金进行过盈配合时考虑铝合金强化段,在铝合金与复合材料界面可以获得更大的正应力;③过盈配合时,复合材料管壁的不均匀对界面正应力的影响不大,可忽略管壁不均匀对过盈配合的影响。     

振动力场作用下聚合物熔体本构关系的研究进展

从加工和理论两方面总结和评述了振动力场作用下聚合物熔体本构关系的研究成果,着重介绍了高分子链缠结动力学的结构网络本构理论。同时指出经典的连续介质本构方程不能精确描述振动力场作用下的聚合物熔体流变行为,而分子链缠结动力学瞬态网络理论可以精确描述大振幅振动剪切场下的聚合物流变行为。     

基于声发射损伤监测技术的高温后混凝土受压本构关系研究

通过MTS电液伺服材料测试设备对高温后混凝土进行抗压试验,同时采用配套的声发射监测设备对其进行全程监测,探究了应力-应变曲线与声发射累积振铃计数率曲线的联系,研究了高温后混凝土抗压强度残余率与温度之间的关系.将声发射累积振铃计数率与高温后混凝土应变之间的关系进行拟合,从而通过声发射累积振铃计数率表征混凝土荷载作用下的损伤,根据弹性应变方法得出了常温下混凝土的本构关系.基于常温下混凝土的本构关系,并考虑到高温作用后混凝土强度衰减情况,建立并验证高温后混凝土本构关系.研究发现:随着温度的升高,高温后混凝土抗压强度逐渐减小,且PPC试件抗压强度残余率大于JZ试件抗压强度残余率,说明纤维的掺人可以有效地缓解混凝土高温损伤;所建立的本构关系得出的理论曲线与试验曲线吻合度较高,能较好地表达出高温后混凝土力学性能.     

高密度聚乙烯结构发泡塑料拉伸本构关系的研究

为了提高高密度聚乙烯（PE-HD）结构发泡工程的长期稳定性,在Sherwood-Frost模型的基础上,建立了包括应变率和密度的PE-HD结构发泡材料的本构关系,依据发泡塑料的拉伸应力-应变曲线,用数值方法拟合了该模型中的相关参数。验证结果表明,提出的本构方程能反映材料的应力-应变关系。     

基于ABAQUS的耐火材料细观损伤本构模型的开发与实现

针对耐火材料复杂的非线性力学行为及其损伤机制,在细观力学基础上提出了基于界面相模型的耐火材料细观损伤力学模型,利用ABAQUS软件的二次开发平台,开发了该本构关系的子程序。利用该本构模型,对镁碳质耐火材料的受压试验进行了数值模拟。结果表明,运用该本构模型对耐火材料的非线性损伤力学行为进行模拟,与试验结果能够较好地吻合。     

树脂基碳纤维丝束本构方程的研究

分析了三维完全各向异性、三维正交各向异性和横观各向同性材料的本构关系,提出树脂基碳纤维丝束采用横观各向同性的本构方程,并基于该方程,通过隐式计算模块Abaqus/Standard中的牛顿迭代法求解材料的拉伸性能,与试验作对比。结果表明:拉伸应力—应变关系曲线与试验值比较吻合,能较好地模拟树脂基碳纤维丝束的形变,较准确地反映拉伸力学响应;该本构方程模型能够有效地预测碳纤维复合材料的拉伸力学行为。     

聚合物熔体非牛顿行为及其本构方程

本文研究了成型加工过程中聚合物熔体的流变特性及其表征,探讨了熔体的非牛顿行为与本构方程的关系。对目前常用的一些本构方程的来源及其发展作了简要的述评,并就其特点和应用进行了初步的分析和讨论。     

堇青石-莫来石材料高温弯曲蠕变行为的研究

利用蠕变本构方程和材料力学中的小变形假定导出了三点弯曲下的蠕变关系式，利用两种堇青石－莫来石材料的试验初步拟合上述关系。研究表明：稳态蠕变时，中点挠度的速率与应力呈指数关系。     

基于粉煤灰掺量的砂浆塑性收缩开裂本构关系的研究

研究了粉煤灰掺量对于砂浆塑性收缩性能和塑性粘度的影响。试验表明,随着粉煤灰掺量的增加,砂浆抗裂指数增大,开裂所需时间增加,塑性粘度降低;建立了粉煤灰掺量与砂浆抗裂指数、开裂时间的本构关系,及掺加粉煤灰后砂浆塑性粘度与抗裂指数的本构关系。     

轮胎结构设计自主工业软件开发与案例介绍

本研究开发了数字化轮胎结构设计软件，实现了轮胎材料本构关系曲线拟合、几何参数化建模、帘线增强橡胶有限元建模以及轮胎的充气与接触分析。使用开发软件对1270×455 R22航空子午线轮胎进行充气分析，并与商业软件计算结果进行对比，验证了所开发软件的计算精度。     

非线性本构关系的确立及其工程设计应用

通过调研论证和实验研究，确立了适合我国玻纤复合材料工程设计的非线性本构方程。重点研究修正了Ｈａｈｎ－Ｔｓａｉ和Ｊｏｎｅｓ－Ｎｅｌｓｏｎ两个非线性本构模型。改进了Ｊｏｎｅｓ－Ｎｅｌｓｏｎ模型的参数确定方法；并采用应力叠加原理对该模型进行了合理有效的扩充。提出了双轴硬化系数的概念并加以表达式定量，研究表明，玻纤复合材料只存在双轴硬化现象。完成了玻纤复合树科层合板在复杂载荷下直到ＦＰＦ（第一层破坏）发生时的非线性响应和刚度分析的全过程。单向偏轴拉伸实验，单向板和层合板的平面双轴实验证明，所确立的非线性本构关系是可行的，所提出的工程计算方法是精确实用的。     

PMI泡沫夹层结构的材料非线性分析

根据泡沫材料相关性能数据,定义了该材料的三维非线性弹性本构关系。利用MSC.Nastran600解算器中的用户二次开发程序接口,采用fortran语言将该本构关系写入,建立了泡沫材料的非线性有限元计算模型。采用该模型对铝面板泡沫夹层结构进行了实例分析,并将线性、弹塑性分析结果与实验结果进行了对比,验证了该模型的正确性。     

基于3D打印的PLA材料力学性能研究

熔融沉积增材制造(FDM)的产品力学性能呈现明显的各向异性,传统基于各向同性假设的本构已不再适用于FDM的材料。首先通过拉伸试验获得3D打印的轴拉试件三轴应力应变关系,然后提出基于横观各向同性本构获得3D打印的聚乳酸(PLA)材料弹性常数。相比于各向同性本构而言,横观各向同性本构模型和物性参数更适合于3D打印的PLA材料力学性能表征。