服从分数导数Kelvin本构模型的粘弹性阻尼器的阻尼性能分析及试验研究

从分数导数的定义出发,提出了在经典粘弹性模型理论中采用Abel粘壶取代传统牛顿粘壶的新观点.将高分子粘弹性阻尼器在MTS831.10材料试验机上进行动态力学行为试验,对试验结果用分数导数模型进行拟合.结果表明,分数导数Kelvin模型可以同时精确地拟合高分子材料的存储模量和损耗模量随频率变化的曲线,而且其形式简单、统一.在计算过程中需要调整的参数很少.最后将分数导数模型引入静态特性公式,得出了圆筒状粘弹性阻尼器动态刚度与阻尼的表达式.     

基于分数阶导数的金属橡胶动态特性建模

金属橡胶材料具有非线性和黏弹性的动态特性.本研究用三次非线性函数描述其非线性特性,用分数阶三元模型描述其黏弹性,即分别用经典三元模型与分数阶三元模型,结合金属橡胶动态试验数据进行模型参数识别,发现分数阶三元模型能更准确地描述金属橡胶黏弹性力.不同振幅下金属橡胶迟滞曲线的拟合结果表明,分数阶模型可以较好地拟合不同工况条件...     

分数算子描述的粘弹性材料的本构关系研究

从分数导数的定义出发,提出了在经典粘弹性模型理论中采用Abel粘壶取代传统牛顿粘壶的新观点.将有机硅高分子材料在MTS831.10材料试验机上进行动态力学行为试验,对试验结果分别用经典粘弹性模型和分数导数模型进行拟合.结果表明,分数导数Kelvin模型可以同时精确地拟合高分子材料的存储模量和损耗模量随频率变化的曲线,而且其形式简单、统一,在计算过程中需要调整的参数很少.     

基于超弹性、分数导数和摩擦模型的碳黑填充橡胶隔振器动态建模

碳黑填充橡胶隔振器（以下简称＂橡胶隔振器＂）的动态特性与预载、激振频率和激振振幅相关。实验测试了一橡胶隔振器的动态特性,建立了基于超弹性、分数导数和摩擦模型的橡胶隔振器动态特性的非线性模型,其中超弹性模型用于描述橡胶隔振器的弹性,分数导数模型用于表征橡胶隔振器动态特性的激振频率相关性,摩擦模型用于表征橡胶隔振器动态特性与激振振幅相关的特性,文中论述了建模方法和参数辨识方法。有限元分析获得橡胶隔振器的静态力-位移曲线,利用测试得到的橡胶隔振器在大振幅、低频激励下的力-位移关系,拟合得到橡胶隔振器动态模型中摩擦模型的参数,利用测试得到的橡胶隔振器在小振幅、高频激励下的力-位移关系,拟合得到橡胶隔振器动态模型中分数导数模型的参数。利用建立的模型和拟合得到的参数计算分析了橡胶隔振器动态特性的振幅相关性、频率相关性和预载相关性,并与实验结果进行了对比分析。分析结果表明,建立的模型可以较好的描述橡胶隔振器的动态特性。     

橡胶阻尼式扭转减振器固有频率计算与测试方法的研究EI北大核心CSCD

设计了橡胶试片静动态剪切特性实验夹具,测试得到了橡胶试片在不同压缩比下的静动态剪切特性。建立了表征橡胶试片静动态剪切特性的Kelvin-Voigt本构模型、Maxwell本构模型和分数导数本构模型,提出了由实验测得的橡胶试片剪切特性曲线来识别各模型参数的方法。给出了基于这3种本构模型计算橡胶阻尼式扭转减振器固有频率的方法,计算了一扭转减振器固有频率,并与测试值进行对比。结果表明:基于Kelvin-Voigt模型计算得到的固有频率不随激振振幅的变化而变化,不能表征振幅相关性,而Maxwell模型和分数导数模型计算固有频率能表征振幅相关性。大振幅激励时,利用Maxwell模型计算的固有频率与实测值的误差较大;在各种激励振幅下,利用分数导数模型可较准确计算出减振器的固有频率。     

基于动态蠕变实验的沥青混合料本构关系研究

沥青混合料应变在一定温度和外荷载作用下会随着时间增长而逐渐增加的现象称为蠕变;重复加载蠕变实验反映了路面荷载和变形的响应关系,常用于分析路面高温抗车辙性能。为了真实模拟路面的力学状况和描述沥青混合料的动态蠕变性能,对四种沥青和两种沥青混合料进行动态蠕变实验;研究发现沥青混合料的动态蠕变呈非线性,同时采用经典Burgers模型与由Maxwell体和分数阶Kevin体串联组合的分数阶导数Burgers模型对沥青混合料蠕变曲线进行拟合,并对比分析其拟合结果。结果表明,分数阶模型参数a代表了材料的记忆特性,分数阶导数Burgers模型可定量的描述沥青混合料动态蠕变性能的非线性,能更好的分析其高温性能。     

高聚物材料动态模量测量与分析

高聚物材料具有良好的阻尼结构特性,因此在减振降噪中发挥很大作用。高聚物材料的模量是复数,并且随着系统的频率和环境温度呈非线性变化。将某高聚物材料在动态热机械分析仪上进行动态力学行为实验,并对实验结果采用分数导数维模型进行拟合。结果表明,分数导数维Maxwell模型可以同时精确的拟合高聚物材料的存储模量和损耗模量随频率变化的曲线,而且其形式简单,统一,计算所需参数较少,研究结果为实际应用提供了参考依据。     

黏弹阻尼材料的动态模量分析

将四参数分数导数维的Zener模型用于吸声降噪的高聚物材料。该模型不仅能在低频区域很好的拟合弹性模量和损耗因子,还能预测出高频区域弹性模量和损耗因子的曲线。该模型和测得实验数据相符合。     

变频变温条件粘弹材料参数化数学模型

采用分数导数模型并结合温频等效原理,提出了粘弹性材料的复模量、损耗因子与温度、频率关系的参数化数学模型——五参数Zener模型;结合DMA测试实验数据对模型参数进行了拟合,结果表明：该模型能够很好地反映粘弹性材料在变频、变温条件下的动态力学特性。     

基于分数阶导数的沥青胶浆动态力学特性

通过对粉胶比为0.62、0.82、1.02、1.22和1.42的沥青胶浆在20℃、30℃、40℃和50℃条件下进行动态频率扫描试验,研究了不同粉胶比及试验温度条件下沥青胶浆复模量、抗车辙因子和相位角的变化规律。基于分数阶导数理论,建立了Nutting蠕变方程与经典分数阶导数Abel黏壶蠕变模型之间的关系,从而明确了Nutting蠕变方程各参数的物理意义。对分数阶Riemann-Liouville算子黏弹性蠕变本构模型的动态力学响应进行分析,提出了利用沥青胶浆动态频率扫描试验结果确定蠕变本构模型中参数A值和γ值的新方法。     

基于分数阶导数的磁流变弹性体参数模型

磁流变弹性体宏观力学行为是基体粘弹性和磁致模量变化的综合反映,建立能够准确模拟其力学特性的参数模型是设计磁流变弹性体装置所必需的。因此,该文利用建立粘弹性材料参数模型的VFD(粘弹性分数阶导数)元件及弹簧元件与表述磁致效应的非线性弹簧元件,建立了磁流变弹性体的磁致粘弹性参数模型,分析了频率、磁场强度和分数阶数对该模型动态性能的影响,结果表明该模型能够反映磁流变弹性体磁致效应对其力学性能的影响,且该模型仅需少量参数就能在较宽频率范围内更好地模拟真实的试验性能。     

聚丙烯/乙丙橡胶共混体系相分离的流变学表征方法

通过动态流变学方法研究了不同配比下聚丙烯/乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(PP/EPDM)共混体系相分离行为。结果表明,EPDM与PP相容性不佳,当EPDM质量分数达到20%即已发生相分离,在质量分数为50%时形成双连续相结构,在质量分数50%~60%时发生相反转。采用Cole-Cole曲线、Han曲线、van Gurp曲线等方法表征了PP/EPDM体系相分离行为,其中van Gurp曲线最为敏感。     

金属橡胶材料的动态力学模型

提出了用等效粘性阻尼理论和试验相结合，建立金属橡胶材料动态力学模型的一种新方法，用此方法，把金属橡胶材料的阻尼耗能机理等效为粘性阻尼，金属橡胶的恢复力由高阶非线性多项式和等效的粘性阻尼力叠加而成、模型中考虑了振幅和频率的影响，参数可通过试验数据辨识出来．用所建模型可以重新构造其它振幅和频率下的恢复力与位移的滞后曲线，得到了金属橡胶材料阻尼特性在振幅和频率影响下的变化规律．     

基于分数阶导数的黏弹性悬架减振模型及其数值方法

为了准确掌握黏弹性悬架的动态响应,针对传统整数阶减振模型的不足,引入分数阶导数原理,构建了黏弹性材料FKV本构模型,建立了考虑几何参数的黏弹性悬架分数阶减振模型,利用Grumwald-Letnikov定义将模型中分数阶导数离散化,并转化为状态方程形式,依据矩阵函数理论推导出模型的数值解。以某型安装黏弹性悬架的履带车辆参数为例,分别建立了悬架的动态接触有限元模型和分数阶减振模型,获得了在翻越障碍工况下两种模型响应的对比解。结果表明:分数阶减振模型体现了黏弹性悬架响应具有全局相关性和记忆性,且历史作用渐近加强;黏弹性悬架有较好的缓冲减振性能;分数阶减振模型解与有限元方法计算结果有较好的一致性。旨为下一步的实车试验和实际应用提供理论参考。     

塑料合金关于温度-频率-振幅的本构模型

以经典Kelvin分数导数理论为基础,建立新型BTG塑料合金的改进Kelvin分数导数动态本构模型,该模型综合描述了温度、频率和振幅与BTG塑料合金模量的关系.通过动态热分析仪DMA242,获取了BTG塑料合金几个温度下,振幅恒为30μm时的频率扫描和几个频率下的恒温幅值扫描的动态存储模量和损耗模量实验数据.首先分析频...     

分数导数微分算子描述的粘弹性土层中群桩的水平振动研究

将桩周土体视为粘弹性介质,利用分数导数粘弹性模型描述土体的力学特性,在Novak 平面应变假定的基础上,借助于势函数并考虑土体边界条件求得了分数导数微分算子描述的粘弹性土层水平位移的衰减函数以及分数导数粘弹性土层的刚度和阻尼系数。利用Winkler 动力弹簧-阻尼器模型模拟桩-土之间的动力相互作用,并在此基础上利用初始参数法求解了分数导数粘弹性土层中桩-桩水平动力相互作用和群桩的水平振动问题。以数值算例的形式讨论了分数导数微分算子的阶数和土体的模型参数对分数导数微分算子描述的粘弹性土层水平位移的衰减函数和群桩的水平动力阻抗的影响。研究表明:分数导数微分算子的阶数对土层水平位移的衰减函数的影响与桩间距和荷载方向角有关;分数导数粘弹性土中群桩的动力阻抗可以退化到经典粘弹性和弹性情况;分数导数微分算子的阶数和土体模型参数对群桩水平动力阻抗有较大影响。     

聚合物泡沫座垫的多滞回环型动力学特性的一种建模方法

该文进行了汽车座椅聚合物泡沫座垫多滞回环型动力学特性的一种新的建模方法研究。基于对泡沫座垫的动态特性实验测试结果分析,构造了座垫的非线性动态特性的准静态分量和动态分量子模型,并进行了模型及其参数辨识。采用滞回偏移量的概念,建立了准静态分量的非线性特性模型;基于分数阶导数,建立了简明、精细的动态分量子模型。通过系列实验测试结果,验证了所建立聚合物泡沫座垫的静、动态叠加非线性力学模型,表明该模型具有较高的精度。     

基于橡胶热氧老化规律的压缩机隔振脚垫动态特性研究

以某空调器压缩机橡胶隔振脚垫为研究对象,考虑热氧老化对橡胶隔振脚垫的动态特性影响,采用Arrhenius模型、分数导数Kelvin-Voigt模型和库仑摩擦模型对橡胶隔振脚垫进行动态特性建模,建立了橡胶隔振脚垫热氧老化-动态特性数学模型.基于MTS831弹性体试验台搭建了隔振脚垫静、动态特性测试装置,给出了模型参数的辨...     

采用粘弹性分数导数模型的橡胶隔振器动态特性的建模及应用

橡胶隔振器的动态特性与激振振幅及激振频率相关。给出一个可以表征橡胶隔振器动态特性与激振振幅及激振频率相关性的模型,其中,用摩擦力模型表征其动态特性与振幅的相关性,用分数导数粘弹性模型表征其动态特性与频率的相关性。计算分析了所建立的模型与目前广泛采用的两种描述橡胶隔振器动态特性模型(基于Maxwell的模型和粘性阻尼模型)在表征其与激振振幅及激振频率的相关性;使用分数导数和Kelvin-Voigt模型时,计算分析了一个含有橡胶隔振器的单自由度振动系统的自由振动和阶跃激励的时域响应。计算结果表明:采用分数导数模型能更加准确地描述橡胶隔振器的动态特性,建立的模型可以用于含有橡胶隔振器的振动系统的动态特性分析。     

基于分数阶导数的苹果果柱蠕变特性研究

为了给果品减损包装设计提供理论依据,降低果品在运输过程中的损耗,研究了果品的蠕变特性。以水晶红富士为实验材料,基于分数阶导数理论,建立了苹果果柱蠕变的分数导数Kelvin模型。结果表明,分数导数Kelvin模型只需要很少的参数,就能够在较长加载历程中表征苹果果柱的蠕变现象。