粘弹性材料本构模型的研究

介绍了近年来建立粘弹性材料本构模型的方法。目前主要有两种方法:利用现有本构模型;对粘弹性材料进行试验研究,拟合实验曲线。     

未硫化橡胶非线性粘弹性本构模型研究

建立一种新的未硫化橡胶力学行为的描述方法。为了充分研究未硫化橡胶在不同变形模式下复杂的应力-应变行为,设计了3种不同的力学特性实验:单轴拉伸、压缩与剪切试验。发现未硫化橡胶的应力-应变关系表现出很强的非线性和率相关性。提出结合Yeoh应变能函数的广义Maxwell粘超弹性模型,拟合分析表明试验结果与模拟结果一致性较好。发现与硫化橡胶一样,必须采用多工况下的实验数据才能得到变形协调的粘弹性本构模型。实验结果和建立的本构模型有助于工程师更好的理解未硫化橡胶的力学行为,为橡胶的制造过程仿真提供理论基础。     

服从分数代数Maxwell本构模型的粘弹性阻尼材料性能分析

运用分数代数及本构理论,讨论了具有分数代数Maxwell本构关系的粘弹性材料的储能柔量、耗散柔量、耗散率、内摩擦角等参量随频率的变化规律,分析了具有分数导数Maxwell本构关系的粘弹性材料的一些阻尼特性.     

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.     

高聚物材料动态本构关系对PP/PA共混物的应用研究

用霍布金森实验技术(SHPB)研究了两种PP/PA共混高聚物材料在高应变率(102～103s-1)下的粘弹性力学行为.实验表明,PP/PA共混高聚物材料的动态应力-应变曲线能用一个简单实用的非线性粘弹性本构方程(ZWT方程)较好地表达;通过最小二乘法拟合了材料参数;在加载过程中,理论计算值与实验结果较吻合.     

岩体粘弹性本构模型辨识的一种方法

本文探讨从各种粘弹性本构模型中如何确定最佳模型问题。将工程岩体视为一个复杂系统,施工中实测获得的岩体随时间的变形视为系统的输出响应,基于解决复杂系统等价数学模型的一般原理,运用最小二乘法、非线性最优化技术和拟合度检验法,本文提出从粘弹性本构模型的一般通式中来确定具体条件下最佳模型的方法,继而用辨识得到的模型可进行时空上的超前预测,用新实测数据进行模型检验和修正,达到理论分析与指导实际工程紧密结合的目的。实例验证表明该方法是有效的和可行的。     

《金属橡胶粘弹性本构模型研究》

应用金属橡胶的粘弹性拉压模型,使用通用有限元结构分析软件ANSYS通过平衡迭代求解获得其本构关系。结果表明理论计算曲线与实验曲线吻合较好,为金属橡胶理论的进一步研究打下基础。     

求解一类非线性粘弹性问题的弹性回复对应原理

本文提出了一个全新的粘弹性理论体系,它把传统的线粘弹性理论作为特殊情况包括在内。其主要结果是两个用于求解一类物理非线性粘弹性问题的弹性回复对应原理。利用它,只要知道相应的非线性弹性问题的解,就可以求出非线性粘弹性问题的解答。对应原理不是基于本构关系的相似性,而是基于从粘弹性现时响应到瞬时弹性响应的可回复性^[1]。首先找到非线性粘弹性与非线性弹性本构关系之间的对应,然后导出了两个弹性回复对应原理。通过对改性聚丙烯材料的实验验证了该对应原理的正确性和对此类材料的实用性。     

线性粘弹性本构方程及其动力学应用研究综述

综述了近年来线粘弹性材料本构方程的研究成果,介绍和讨论了复常数模量模型、标准流变学模型、分数阶导数模型、分数指数模型、微振子模型等典型和常用的五种模型,同时简单介绍了这些模型的动力学应用。     

蜂窝材料率相关本构模型及其在月球探测器中的应用研究

蜂窝材料是探测器缓冲装置中使用最多的缓冲介质之一,研究其力学特性对探测器缓冲器及上升器月面起飞稳定性设计具有重要意义。首先分析了蜂窝材料面内面外等效力学特性,在考虑蜂窝结构率相关特性的基础上,建立了蜂窝结构横观各向同性率相关本构模型;其次,基于有限元法编写了横观各向同性率相关本构模型用户子程序,并验证了其可靠性;最后,以四腿悬架式探测器为研究对象,研究了不同率敏感系数对探测器着陆过程的影响。结果表明：随着率相关系数的增加,缓冲器吸收的能量先增大再减小,当率相关系数为0.6时最大;探测器的最大冲击加速度一直增大,且当率相关系数较大时,最大冲击加速度增长速度较率相关系数较小时要大。     

麦秆发泡包装衬垫非线性粘弹性模型及参数识别

由非线性粘弹性材料的一维Volterra-Frecher积分型本构方程推导得出了非线性粘弹性材料的一维微分型本构方程,建立了麦秆发泡包装衬垫的非线性粘弹性模型。根据在一种跌落高度、一种衬垫厚度和静态应力条件下的麦秆发泡包装衬垫的动态压缩试验数据,识别出了其缓冲性能模型参数。     

Application of Galerkin Method to Dynamical Behavior of Viscoelastic Timoshenko Beam with Finite Deformation

The motion equations governing the dynamical behavior of a viscoelasticTimoshenko beam with finite deformation are derived and simplified byGalerkin method. The viscoelastic material is assumed to obey thethree-dimensional fractional derivative constitutive relation. Thedynamical behaviors of the simplified systems with order 1 and order 2are numerically computed and compared by using the computational methodpresented by the authors. The dynamical behaviors of the systems areuniform qualitatively, but there is a little deviation quantitatively.And the truncated system with order 1 is safer than the one of order 2.It is also shown that the lower order system is reasonable. Theinfluences of the load parameter and the fractional derivative parameter(material parameter) on the deflection of the beam are consideredrespectively. The numerical methods in nonlinear dynamics, such as phasediagram, and Poincaré section, are applied to reveal dynamical behaviorsof the nonlinear viscoelastic Timoshenko beam. There are plenty ofdynamical behaviors, such as periodicity, bifurcation, quasi-periodicityand chaos in the dynamical system.     

Determination of the Constitutive Constants of Non-Linear Viscoelastic Materials

A simple method for computing the strain and the time dependent constants for non-linear viscoelastic materials is presented. The method is based on the finite time increment formulation of the convolution integral, and is applicable for materials which exhibit separable strain and time variables. The strain-dependent function can take any form including the hyperelastic potentials such as the Mooney-Rivlin strain energy function. The time-dependent function is based on the Prony series. The attraction of the method is that true material constants can be computed for any deformation history.     

Nonlinear Finite Element Analysis of Paper Movement in Air

1IntroductionWitl1thedevelopInentofsciencetuldtechnology,officeequipment,suchascopiersal1dpril1ters,havebeenbecomingindispensablet()olsinthepeople'sdailylifC.Butcoonol1lyencounteredfaultinrunningofficcequipment,paPerjaIn,isbringingaboutmuchtroubletotheusersandthelnakersofofficeequiplnent.AnalyzingtheworkprocessofofficeequipInent,wecanfil1dtliatthepaperalwaysbetransportedalongacomPlexpath-Duringthetransportatiol1,thepaPerisloadedonmanydifferentpositionswitl1diffeentfeedingforces.Ifthepathco…     

复合材料层合板非线性系统随机振动的样条有限元分析

工程结构中的复合材料的几何参数往往具有随机性质,如何研究随机参数非线性系统的随机响应及统计特性,对结构的可靠性设计和优化设计有着非常重要的意义.应用摄动法、随机中心差分法和线化和校正法,建立了复合材料非线性系统的振动方程和计算模型,采用样条有限元法研究了复合材料层合板具有随机参数的非线性系统在确定性荷载下的随机响应,数值算例说明了本算法的正确性.     

Nonlinear Viscoelastic and Viscoplastic Constitutive Equations Based on Thermodynamics

An approach to modeling the mechanical behavior of fiber reinforced and unreinforced plastics with an evolving internal state is described. Intrinsic nonlinear viscoelastic and viscoplastic behavior of the resin matrix is taken into account along with growth of damage. The thermodynamic framework of the method is discussed first. The Gibbs free energy is expressed in terms of stresses, internal state variables (ISVs), temperatureand moisture content. Simplifications are introduced based on physical models for evolution of the ISVs and on experimental observations of thedependence of strain state on stress state and its history. These simplifications include use of master creep functions that account for multiaxial stresses, environmental factors and aging in a reduced time and other scalars. An explicit representation of the strains follows, which isthen specialized to provide three-dimensional homogenized constitutiveequations for transversely isotropic, fiber composites. Experimentalsupport for these equations is briefly reviewed. Finally, physicalinterpretation of some of the constitutive functions is discussed usingresults from a microcracking model as well as molecular rate process andfree volume theories. It is shown that the present thermodynamicformulation leads to a generalized rate process theory that accounts for abroad distribution of thermally activated transformations in polymers.     

粘弹性材料的微振子模型研究

针对利用粘弹性材料进行结构主被动控制的需要,建立了一套确定微子模型各参数的方法,并且与标准流变模型,分数导数模型以及试验结果进行比较,算例表明确定微振子模型各参数的方法有效,同时也表明微振子模型不但能准确描述粘弹性材料的本构关系,而且能与有限元方法相融合,建立二阶线性系统,能很方便地利用线性系统控制理论进行控制设计。     

爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁非线性有限元分析

利用大型通用有限无软件ANSYS对钢筋混凝土梁在爆炸荷载作用下的动力响应进行数值模拟 ,其中混凝土采用ANSYS软件中特有的SOLID65单元类型和专门的材料模型CONCRETE ,钢筋采用LINK8杆单元和随动硬化双线性弹塑性 (KinematicHardeningBilinearPlasticity)模型来实现 ,并与Suidan和Schnobrich[1] 的方法进行比较 ,计算结果与Suidan和Schnobrich预示的响应十分吻合。