准D5晶粒各向异性集合的弹性本构研究

多晶体金属材料由微小晶粒集合而成,晶粒的物理性质和金属的微结构决定了该多晶体材料的宏观力学性质．常见金属多晶体材料的晶粒有面心立方、体心立方和密排六方结构．基于Voigt模型,Morris和Sayers给出了立方晶粒正交集合的弹性本构关系,Huang则给出了立方晶粒各向异性集合的弹性本构关系．假设一材料是由大量的准D5晶粒集合而成(称为准多D5晶体),利用准D5晶粒的对称性研究D5晶粒弹性本构关系,然后基于Voigt模型和Reuss模型分别推导出准D5晶粒各向异性集合的有效弹性刚度张量和有效弹性柔度张量．在本文中,品粒取向分布函数(ODF)w(R)用来描述多晶体中的晶粒取向为R的可能性密度,给出了弹性本构与织构系数之间的关系表达式．     

汽车传动轴防尘罩的非线性有限元分析

借助于大型非线性有限元分析软件MSC.MARC,建立了汽车传动轴橡胶防尘罩的非线性有限元分析模型.根据橡胶材料的本构模型Mooney-Rivlin得到有限元模型中材料特性参数的确定方法,求出有限元分析模型的材料参数,在此基础上分析了橡胶防尘罩在不同工况下的变形和应力分布规律,为进一步可靠设计、优化橡胶防尘罩提供了理论依据.     

近于不可压缩非线性橡胶材料的有限元分析

橡胶材料的应变能密度函数,通常按不可压缩,可压缩分为两类,本文应用Ｇａｏ的建议的应变能密度函数,把它们统一起来分析橡胶材料的变形特征,适当选择本构常数,可以满足近于不可压缩橡胶材料的变形特征,对平面应力橡胶薄片进行分析,计算结果与实验符合得很好,表明该本构关系在模拟橡胶材料的中,小变形时是合理的,并讨论了本构常数的变化对变形的影响。     

复合材料非线性蠕变的本构关系

本文以R.A.Schapery非线性热粘弹性本构关系为出发点,从理论上推导了各向同性复合材料蠕变的本构关系,并将之与经典的粘弹理论进行了比较.对正交各向异性复合材料给出了其蠕变的本构方程,并给出了一个算例.     

基于变形率标架旋率的大变形本构关系

选用扭转实验标定大变形弹塑性本构关系,讨论在实心圆轴扭转实验中,变形率标架旋率Ωd的具体形式.以应力相对于变形率标架旋率Ωd的导数tobj0[Ωd]作为客观导数,应用各向同性硬化的J2流动塑性理论,建立由扭转实验的τ-γ曲线标定的大变形本构关系形式.所得结果与由Jaumann客观应力导数给出的结果相同,从而说明用扭转实验标定大变形本构关系时,本构形式相对稳定.     

受拉情况下一类橡胶材料裂纹尖端的奇异性分析

采用完全非线性弹性理论、研究了一类均匀的，各向同性的橡胶材料受拉情况下平面应裂纹尖端场。基于文献」１，７，８「给出的新的本构关系，导出了裂纹尖端场的渐近方程，并给出了解答。     

筋腱连接器球形橡胶轴承刚度仿真与试验

为深入研究橡胶材料及结构参数对球形橡胶轴承刚度性能的影响,采用有限元方法对5种不同材料或结构的球形橡胶轴承进行分析研究,完成了球形橡胶轴承的压缩与摆动试验.对相应橡胶材料进行了材料试验,使用Abaqus/Standard建立橡胶轴承的二维轴对称模型和1/2三维模型,用Neo-Hooke、Mooney-Rivlin和Yeoh超弹性本构模型进行仿真.进行橡胶轴承的压缩与摆动试验,对有限元仿真进行对比验证.试验结果表明:丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶与天然橡胶制造的球形轴承,压缩刚度均会随着压缩位移上升而上升,摆动刚度均会随着摆动角度上升而下降;球形橡胶轴承金属层数量的上升会提高其竖直刚度,但对摆动刚度几乎没有影响; Yeoh本构模型在两种变形情况下均可以很好地拟合试验结果;在变形较小时,用MooneyRivlin本构模型进行仿真也可以得到较为准确的仿真结果;在压缩仿真中,形变较大时,Mooney-Rivlin本构模型无法表现出刚度迅速上升的阶段,因此仿真结果会小于试验结果;使用Neo-Hooke本构模型的仿真结果误差最大,在摆动仿真中完全无法使用.     

横观各向同性平板中复合应力波的传播规律研究

以各向异性本构关系一般理论为基础,导出了横观各向同性平板中的粘塑性本构关系及板中复合应力波传播的控制方程,应用有限差分方法研究了在压扭复合冲击载荷作用下粘塑性横观各向同性平板中复合应力波的传播特性与演化规律,分析了粘塑性参数和撞击倾角对复合应力波传播与演化规律的影响,并对各种现象进行了分析和解释.     

粘性各向异性材料的本构关系及应用

根据弹性理论和流体不可压缩的条件分析了粘性各向异性材料、正交各向异性材料、横观各向同性材料的本构关系，导出粘性参η11，η22，η12；通过对层合板变形的研究，得出粘性各向异性层合板的膜应力和应变速率之间的关系厦其实际粘性参数^-η′ij，并对结果进行了讨论．     

橡胶减振支座动态性能仿真分析研究

基于Mooney-Rivlin、Ogden 3阶和Van der Waals三种橡胶超弹材料本构模型,考虑载荷频率、载荷幅值、载荷均值诸因素影响,分别建立风力发电机橡胶减振支座有限元模型,对橡胶减振支座动态性能进行数值模拟。通过橡胶支座动态承载测试实验,分析不同橡胶材料本构模型对橡胶弹性元件仿真精度的影响。橡胶减振支座仿真分析与动态承载实验结果的误差分析显示,压剪变形载荷工况适合选用Van der Waals模型;Mooney-Rivlin模型适合中、小变形载荷工况;Ogden 3阶模型则更适合较大变形载荷工况。为提高橡胶弹性元件有限元仿真精度,应根据所受载荷工况选用合适的橡胶材料本构模型。     

不同复鞣剂和温度对皮革应力松弛性能的影响

本文建立了皮革网络应力集中链随时间衰减的动力学方程,并与一种新的橡胶弹性分子理论所推导的应力—应变关系式相结合,得到应力松弛的定量表达式,研究了铬和 SA 树脂复鞣剂及温度对皮革应力松弛性能的影响。     

用于硫化橡胶脱硫过程能量分析之模型构建

双螺杆脱硫作为一种废旧橡胶脱硫的新方法、新技术,正引起越来越多的学者的关注。该脱硫方法属于一种热力双重作用脱硫方法,脱硫效果与温度和剪切力的选择密不可分。温度和剪切力提供了含硫键断裂所需的外部能量,所以含硫键断裂前后的系统能量变化问题是一个重要课题,而模型的建构则是最为关键的第一步。为此,构建了分别含2条链的天然橡胶（NR）、丁苯橡胶（SBR）以及8条链NR、SBR周期模型,其中主链与主链之间分别通过单硫、双硫、三硫键相连接（交联）。采用COMPASS力场,利用分子动力学方法,在一定的模拟条件下,对交联键断裂及未断裂系统进行了分子动力学模拟。根据分子动力学得出的能量数据,计算出交联键断裂前后的能量差。结果表明,2条链的NR模型获得的能量差数据存在较好的定性关系,在增加模拟时间和对模型通过周期性排列改善后,能量差数据更为合理。而对于2条链SBR模型和8条链SBR周期模型,由于非键能作用影响超过了断裂的键能,断裂能量数据不太稳定（出现负值且二硫键相关能量数据波动较大）,说明这两种模型不太适合本课题研究。相对而言,8条链NR周期模型中平均单个键的能量差数据波动幅度不大,断裂能量差偏差较小,结果非常理想;而且,能量差大小与键能理论值顺序完全一致,说明8条链NR周期模型非常适合于研究硫化橡胶含硫键的断裂能量差。     

应用非线性有限元法对某水封安装过程进行仿真计算

考虑到材料非线性、几何非线性和边界非线性等问题,应用有限元分析软件对具有超弹性、不可压缩性和大变形性质的某伸缩式止水橡皮的安装过程进行仿真计算.分析了超弹性橡皮材料的大变形性质和在安装过程中的变形情况,并计算支臂翼头在受到刚性夹板夹紧作用下的应力分布情况、橡皮与钢夹之间的接触应力分布情况,从而定性地研究止水橡皮安装完成后的止水性能,为设计合理的止水橡皮提供有益的指导.     

不可压缩橡胶圆柱的空穴和分叉

利用Y.C.Gao给出的一类应变能函数,分析了不可压缩橡胶圆柱受静载荷作用时在等温条件下及有温度场分布时空穴产生的问题,给出了存在分叉解的条件,确定了外载荷与空穴半径的函数关系,研究了空穴形成时应力的分布,讨论了本构参数和温度对极限载荷和应力分布的影响.结果表明:当本构参数满足O＜n＜1时,橡胶圆柱体存在分叉解;由Neo-Hooken材料构成的圆柱体将会很稳定而不存在分叉解;本构参数n越大,材料越不容易发生孔洞化不稳定现象;温度越高,材料越不稳定.     

沸石/橡胶复合材料的制备与性能

研究斜发沸石以及分子筛代替炭黑作补强剂在橡胶中的应用.考察不同量的斜发沸石、分子筛对橡胶的补强效果,同时考察偶联剂对橡胶复合体系的影响.实验结果发现：当斜发沸石的加入份数为5份（质量分数）时,橡胶的拉伸和磨耗性能稍微下降,当加入10～20份时,性能下降很多.当5A分子筛加入5份时,橡胶的拉伸和磨耗性能下降,断裂伸长率也下降.体系的力学性能随着偶联剂用量的增加有所提高,加入1.5份时,力学性能最好.     

鲁华异戊橡胶和进口异戊橡胶的性能对比测试

进行了鲁华异戊橡胶与俄罗斯5PM、俄罗斯3S、日本IR2200等异戊橡胶的性能对比测试。结果表明,国产异戊橡胶的顺-1,4含量（大于96%）、平均分子质量及分布（Mw/Mn为2左右）、玻璃化转变温度、微量元素含量、灰分、挥发分等物性数据与进口异戊橡胶基本相近,其共混及硫化等使用性能与进口异戊橡胶基本一致。国产异戊橡胶可以替代进口异戊橡胶用于橡胶制品,尤其适用于卫生及医疗制品。     

橡胶混凝土受压破坏机理的余能基面力元分析

建立橡胶混凝土二维混合随机骨料模型，基于余能原理基面力元法对橡胶混凝土的细观力学性能进行分析，获得了应力-应变曲线图、破坏过程图和最大主应力、应变云图，模拟了橡胶混凝土破坏过程，分析了橡胶混凝土受压破坏机理，并探究了橡胶颗粒的不同粒径及掺量对橡胶混凝土抗压强度的影响。结果表明，抗压强度随着橡胶掺量的提高，明显降低。相同掺量下，采用大粒径的橡胶颗粒可以使抗压强度略有提高。破坏最开始发生于橡胶颗粒较为密集区域，故而在配置橡胶混凝土时应尽量将橡胶颗粒分散均匀。该模型为分析并预测橡胶混凝土的细观力学性能提供了新方法。     

螺杆钻具橡胶衬套的生热及热力耦合分析

针对螺杆钻具中最易发生失效的定子橡胶衬套,应用传热学原理,采用有限元法分析了常规型和等壁厚橡胶衬套的热力耦合效应,讨论了橡胶温升的物理机理。分析了衬套的温度场分布特点,比较了温度变化对两种橡胶衬套的应力应变影响,研究了静压、转子转速、橡胶硬度、泊松比、地层温度和压差对衬套温升的影响。研究发现：常规型衬套温度场呈椭圆形分布,而等壁厚衬套温度分布较为均匀;温度越高,衬套的热应力和变形就越大;相同工况下,等壁厚衬套的温升及应力应变均小于常规型衬套;常规型衬套的温升随静压、转子转速和压差的增加而增大,随橡胶硬度、泊松比及地层温度的升高而减小,但这些参数对等壁厚衬套温升量的影响非常小。     

含孔橡胶矩形板的单向压缩

在船舶和海洋工程领域,以橡胶材料为代表的超弹性材料应用越来越广泛,故研究橡胶材料的损伤和破坏的力学机理是一个非常现实的重大课题.该文力求通过研究橡胶材料的空穴萌生和增长来了解超弹性材料的损伤和破坏的力学机理.利用高玉臣给出的一类应变能函数分析了含单个微孔橡胶矩形板在受单向压缩作用下生长的有限变形问题.利用不可压缩条件确定了矩形板的变形模式,此变形模式含有2个物理意义完全不一样的参数,其中一个参数可由远场的变形状态确定,另一个参数可用最小势能原理导出变分近似解.进而给出了反映微孔变形的参数与外载间的关系,以及孔边应力分布的解析解.结果显示,高玉臣给出的应变能函数能较好地描述橡胶材料的有限变形特性,含有单个圆柱微孔的三维橡胶矩形板受压与受拉时的力学特性相差较大.     

3A分子筛填充硅橡胶发泡材料性能研究

研究加入不同量3A分子筛对硅橡胶泡沫材料的拉伸强度、断裂伸长率、密度、硬度、压缩永久变形、吸湿率性能的影响．结果表明：随着3A分子筛加入量的增加,拉伸强度、压缩永久变形、密度、硬度、吸湿率随之增加,断裂伸长率随之降低;泡孔尺寸变小,均匀性变好．