聚氨酯硬质泡沫材料本构研究及其在夹芯板中的应用

为了研究聚氨酯硬质泡沫材料的应力-应变特性及泊松比,对聚氨酯硬质泡沫材料在室温下进行了加载速率为2 mm/min准静态拉伸、压缩、剪切试验。结果表明,聚氨酯聚氨酯硬质泡沫材料在抗压方面有良好的延性性能,而在抗拉、抗剪方面则表现为明显的脆性;泊松比则具有一定的离散性,一般约0.25左右;另外,基于其应力-应变关系曲线,对其本构关系进行拟和回归,并将其应用到金属夹芯板试验有限元模拟中来,结果表明:有限元模拟结果与试验结果有较好的吻合。     

金属复合屋面板用硬质聚氨酯泡沫的力学性能

针对金属复合屋面板用硬质聚氨酯泡沫材料分别进行了发泡方向和涂层方向的拉伸、压缩力学性能试验,对各向基本力学参数进行了测定.结果表明：硬质聚氨酯泡沫材料在发泡方向和涂层方向的拉伸和压缩力学性能不相同,不能简单看作为各向同性材料.在拉伸情况下,硬质聚氨酯泡沫材料呈脆性破坏,但压缩时存在明显屈服平台且无明显破坏特征.硬质聚氨酯泡沫材料发泡方向与涂层方向的力学参数差异明显,其发泡方向的拉、压弹性模量仅约为涂层方向的1/2,拉伸极限强度及压缩屈服强度也都明显低于涂层方向.根据试验数据,建议了适用于硬质聚氨酯泡沫的横观各向同性本构模型并对主要参数进行了拟合.     

桥用支座橡胶材料的超弹性本构模型选取及参数确定

针对桥用支座橡胶材料进行单轴拉伸和单轴压缩试验,利用Neo-Hooke、Mooney-Rivlin、Yeoh和Polynomial等4种超弹性本构模型对试验数据进行拟合.拟合结果表明,Polynomial(n=2)模型可以很好地同时表征橡胶的单轴拉伸和等双轴拉伸的力学特性.将拟合得到的本构模型参数代入有限元计算,计算结果与试验结果接近,验证了所选取的超弹性本构模型的正确性.     

桥用支座橡胶材料的超弹性本构模型选取及参数确定

针对桥用支座橡胶材料进行单轴拉伸和单轴压缩试验,利用Neo-Hooke、Mooney-Rivlin、Yeoh和Polynomial等4种超弹性本构模型对试验数据进行拟合.拟合结果表明,Polynomial(n=2)模型可以很好地同时表征橡胶的单轴拉伸和等双轴拉伸的力学特性.将拟合得到的本构模型参数代入有限元计算,计算结果与试验结果接近,验证了所选取的超弹性本构模型的正确性.     

聚丙烯复合材料损伤本构模型的评估

玻璃纤维毡或短切纤维增强聚丙烯复合材料在交通领域可以替代钢材。基于模拟聚丙烯复合材料本构模型的破坏机制,评价了CODAM模型。首先,确定聚丙烯复合物CODAM模型中的参数;然后,通过有限元模拟与标准材料试验的相关性,确定受拉、受压和受剪破坏参数。标准材料试验包括拉伸、压缩、紧凑拉伸和剪切试验;通过冲击试验初步验证了模型的有效性。     

钢纤维增强混凝土拉伸损伤本构特性

研究了钢纤维混凝土一维拉伸时的损伤行为，建立了损伤演化方程及损伤本构方程，并根据钢纤维混凝土一维拉伸试验曲线得到了损伤参量D的变化规律，提出了一种由损伤行为预测材料泊松比变化的矩形模型。     

玻璃纤维增强硫铝酸盐水泥拉压本构方程研究

以耐碱玻璃纤维作为增强材料,以快硬硫铝酸盐水泥为胶凝材料,制备了不同玻璃纤维掺量的玻璃纤维增强水泥(GRC)。通过单轴拉伸试验、单轴压缩试验研究了玻璃纤维掺量对拉压应力-应变曲线的影响,建立了GRC的拉压本构方程。GRC在拉、压状态下具有不同的本构方程形式,且弹性阶段拉压的弹性模量不同。拉伸时,弹性变形阶段的弹性模量E_1几乎不受纤维掺量的影响。玻璃纤维掺量大于2%的GRC本构方程特征参数E_2(塑性变形阶段单位应变变化的应力变化)、σ_0随玻璃纤维掺量增加而增大。压缩时,压缩弹性模量E′随着玻璃纤维的含量增加先增加后减小,3%玻璃纤维时弹性模量E′达到最大值。     

岩石直接拉伸与压缩变形的循环加载实验与双模量本构模型

采用一种可对同一岩石试样进行单轴压缩和直接拉伸试验的岩石试样试验装置,对5种岩石进行了压缩和拉伸循环加载试验。结果表明,对于其中压缩平均变形模量ECA较拉伸平均模量ETA大得多的3种岩石(ECA/ETA分别等于2,2.5和6),拉伸下的卸载平均模量ETAUN远大于ETA,且ETAUN约等于ECA。因此,虽然这几种岩石压缩下的变形可近似视为弹性的,拉伸下的变形却是非弹性或塑性的。一些研究者对ET<相似文献   

裂隙岩石的应力-水流-化学耦合作用试验研究

将浙江龙游石窟的红砂岩加工成含3种排列预制裂纹的圆柱形标准试件,对其进行不同化学溶液、相同流速作用下未受载腐蚀特征试验,获得化学腐蚀损伤时间效应曲线和时效特征.进行不同化学溶液、不同流速作用下裂隙岩石试件的单轴压缩试验,获得裂隙红砂岩的单轴压缩应力-应变曲线,并对其强度变形影响和裂纹搭接破坏模式进行分析.试验结果表明,试件质量的变化与浸泡溶液性质关系不大.溶液pH值最终趋于中性.试件弹性波纵波速最终也趋于稳定.预制裂纹排列方式、浸泡溶液pH值和流速均对岩石力学效应产生较大影响.单轴压缩条件下裂隙红砂岩均为张拉破坏,且其裂纹扩展方向与加载方向一致.裂纹搭接破坏模式主要有拉伸模式与拉伸-剪切模式.浸泡流速和化学溶液对裂纹搭接破坏模式影响不大.该研究为建立应力-水流-化学耦合作用下裂隙岩石破坏过程的本构关系,从而实现对受应力、水流、化学耦合作用的岩石破裂过程模拟和行为预测提供基础.     

6082-T6高强铝合金材料本构模型试验研究

铝合金材料本构关系是铝合金结构分析和应用的基本问题之一,针对国产高强新牌号铝合金6082-T6的材料本构模型进行研究。对取自3种截面形式结构用6082-T6高强铝合金型材的90个材性试样进行了拉伸试验,统计规定非比例延伸强度、抗拉强度、弹性模量、断裂伸长率、泊松比等材料力学参数。分析Ramberg-Osgood本构模型中硬化指数-n-的各种计算方法,提出采用快速退火算法(fast simulated annealing,FSA)求解n的方法并且编制计算程序,从而获得n的置信区间,所得结果比传统两点法更稳定。在此基础上得到了国产6082-T6高强铝合金材料本构模型,与试验实测应力 应变曲线的比较表明,提出的本构模型具有很好的预测性,可为铝合金结构的工程应用提供参考。     

用于ABAQUS梁单元的混凝土单轴本构模型

为准确模拟钢筋混凝土梁柱构件的滞回性能,对《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）附录C混凝土本构模型进行了补充修正。采用原点指向模型与拉区应力 应变曲线随受压残余应变点迁移法,补充完善了混凝土受拉加卸载、拉压受力状态转换的滞回规则;采用基于体积配箍率建立的约束指标λ_t分析了钢筋混凝土梁柱构件中箍筋对混凝土的约束作用;对《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）混凝土本构模型中的附加应变算法进行了修正,使得受压混凝土卸载/再加载变形模量能够反映循环加载下混凝土的受压损伤不可恢复特性。利用ABAQUS用户子程序接口UMAT,VUMAT进行二次开发,编写了适用于显、隐式动力分析的梁单元混凝土本构模型子程序,并对往复荷载下钢筋混凝土柱受力性能进行了模拟分析。结果表明:模型的数值模拟结果与拟静力试验结果吻合良好;构建的混凝土本构模型能够用于混凝土梁柱构件在复杂受力状态下的非线性性能分析。     

不同频率载荷作用下的岩石节理本构模型

用Instron1342材料试验机对表面含二、三、四锯齿状人工节理试样进行4种不同频率载荷下的动态压缩试验。通过对试验结果的分析,获得加载频率和表面形态对节理闭合变形性质的影响规律。通过5种常用函数方程对节理动态压缩试验数据的拟合,发现用幂函数模型来描述人工节理动态压缩闭合变形性质较好。根据试验数据,得出模型参数与载荷频率之间的关系,从而建立考虑率效应的节理本构模型,并进行试验验证。     

高温作用后钼尾矿混凝土单轴受压性能试验研究

为研究钼尾矿混凝土高温后的单轴受压力学性能,进行了不同目标温度（20,200,300,400,600,800℃）条件下钼尾矿混凝土的轴心抗压强度、峰值应变、弹性模量、泊松比、破坏形态及质量变化的试验研究。结果表明：钼尾矿混凝土试件的质量损失率随温度的升高而增加,在800℃时质量损失率平均为6.52%;轴心抗压强度随温度的升高而逐渐降低,800℃时与常温相比平均降低70.04%,且随钼尾矿掺量的增加而降低;而峰值应变随温度的升高先减后增;弹性模量和泊松比都随温度的升高而降低,在800℃时弹性模量和泊松比平均比常温降低88.22%和35.66%。对于弹性模量,大体上随着钼尾矿掺量的增大而减小;而对于泊松比,钼尾矿掺量100%的混凝土略大于掺量50%的混凝土。根据试验结果,建立了钼尾矿混凝土高温后的单轴受压应力-应变本构方程。     

浅埋盾构隧道地基弹簧刚度的求解方法

把浅埋盾构隧道简化为半无限平面的挖孔问题,采用平面弹性理论的复变函数方法,推导了反应位移法中浅埋盾构隧道地基弹簧刚度的解析公式。设定不同的埋深和土体泊松比,计算了隧道周边的压缩和剪切地基弹簧刚度,讨论了隧道埋深和土体泊松比对刚度的影响,以及压缩和剪切地基弹簧刚度的关系。结果表明：浅埋隧道与深埋隧道的地基弹簧刚度存在差异;隧道埋深和土体泊松比对地基弹簧刚度的大小和分布规律影响很大;浅埋隧道的剪切与压缩地基弹簧刚度之比沿隧道周边变化。     

循环荷载作用下SN490B钢材本构关系试验研究

为对比结构消(耗)能元件芯材SN490B在单调和循环荷载作用下的本构关系,研究其在循环荷载作用下的力学特性,对20个SN490B钢材试件分别进行单调加载和16种加载制度下的循环加载试验,并对3种试件断口进行断口电镜扫描试验,分析SN490B钢材的单调性能、滞回性能和破坏形态,并采用Ramberg-Osgood模型拟合钢材的循环骨架曲线。试验结果表明：SN490B材料自身延性好,循环加载导致的材料累积损伤使其延性变差;循环荷载作用下,材料出现包辛格效应、循环硬化等现象,各滞回曲线均稳定饱满,具有较好的滞回性能;试件试验段伴随明显塑性变形而形成断口,断口微观为有微孔的波纹断裂表面,属延性破坏;应用Ramberg-Osgood模型拟合效果较好。SN490B钢材在循环荷载作用下的本构关系不同于单调荷载作用,采用单调荷载作用下材料的本构关系计算循环荷载作用下材料的反应不够准确。     

基于能量耗散和声发射的岩石损伤本构模型

为了更好地研究单向受载下岩石的本构关系和损伤演化规律,利用泥岩的单向压缩和声发射试验,分析了岩石的变形特点、能量转化和声发射特征,在此基础上,分别建立考虑能量耗散和声发射的损伤演化方程,提出初始损伤和临界损伤的定义,构建了能够反映岩石压密过程和残余强度阶段的损伤本构模型,并通过单向压缩试验结果对比分析了两种损伤演化规律及理论损伤本构关系。研究结果表明,两种损伤演化规律基本一致,都经历损伤缓慢增加、加速增加和残余损伤3个阶段;材料参数分别影响应力强化、软化和整体应力-应变曲线;两种理论损伤本构关系均较好地反映了岩石的单向受载变形特征,从而证明了所建损伤本构模型符合实际。     

钢筋混凝土框架顶层中节点的非线性有限元分析

本文应用非线性有限元法分析了钢筋混凝土框架顶层中节点的非线性性能。弹塑性本构关系是建立在Ｄａｒｗｉｎ的模型和Ｃｏｌｌｉｎｓ的斜压场理论基础上，并考虑了混凝土等效单轴受拉软化、受压软化、及钢筋和混凝土之间的粘结滑移，据此编制了非线性分析程序。对顶层中节点在单调荷载作用下裂缝的发展、受力性能及变形特征进行了分析，并和试验结果进行了比较。     

纤维沥青混凝土的松弛性能研究

为了分析纤维沥青混凝土的粘弹性能,基于复合材料细观力学和粘弹性力学理论,应用纤维增强复合材料的等效模量公式,结合四单元五参数粘弹性模型对纤维沥青混凝土的松弛模量进行了理论分析,得出纤维沥青混凝土有效松弛模量的粘弹性公式,并利用该公式分析了纤维掺量与纤维沥青混凝土松弛模量之间的关系,探讨了纤维沥青混凝土泊松比的变化对其松弛特性的影响.结果表明,纤维掺量小于0.20%(质量分数)时,计算结果与试验结果能够较好地吻合.在纤维沥青混凝土的松弛过程中,泊松比随着沥青混凝土松弛模量的减小而逐渐增大,不计入泊松比变化的纤维沥青混凝土松弛模量要比计入泊松比变化的松弛模量大.     

钢筋混凝土双肢剪力墙非线性静力有限元分析

利用有限元软件ABAQUS中的混凝土损伤塑性模型,采用分离式方法建立有限元模型,对钢筋混凝土双肢剪力墙进行了非线性分析;在与试验结果进行对比分析的基础上,选取了用于钢筋混凝土剪力墙非线性有限元分析的材料破坏准则和本构关系进行建模;通过数值计算,分析了轴压比、墙连梁跨高比、墙分布钢筋配筋率、边缘构件配筋率对钢筋混凝土双肢剪力墙的承载能力、延性、破坏形态等的影响。结果表明:轴压比、分布钢筋配筋率和连梁跨高比对钢筋混凝土双肢剪力墙的受力性能影响较为明显;边缘约束构件配筋率对墙体的影响较小。