考虑基体粘弹性和介电弛豫的铁电复合材料的本构模型*——Ⅱ.实验、计算和分析

对基体具有粘弹性和介电弛豫的铁电复合材料进行了实验分析 ,并用本文第一部分建立的本构模型对其进行了计算 .实验结果与计算值的比较表明 :建立的本构模型能够较好地反映这类铁电复合材料的力电耦合行为 ,基体的粘弹性和介电弛豫对铁电复合材料的影响是不能忽略的 .     

颗粒增强复合材料相界面的动态应力分析

针对硬微粒填充高聚物复合材料因相界面脱粘开裂生成微孔洞的微损伤成核机制,取材料的代表体积单元进行动力分析,通过对粘弹性基体本构关系作Laplace变换建立了基本方程,并引入Hankel变换,得到了球对称动荷载作用下相界面应力变化规律的解析解,据此分析了惯性效应和粘性效应对界面脱粘的影响。     

损伤粘弹性力学的广义变分原理及应用

从粘弹性材料的Boltzmann迭加原理和带空洞材料的线弹性本构关系出发,提出了一种损伤粘弹性材料具有广义力场的本构模型．应用变积方法得到了以卷积形式表示的泛函,并建立了损伤粘弹性固体的广义变分原理和广义势能原理．把它们应用于带损伤的粘弹性Timoshenko梁,得到了Timoshenko梁的统一的运动微分方程、初始条件和边界条件． 这些广义变分原理为近似求解带损伤的粘弹性问题提供了一条途径．     

粘弹性本构模型的准静力位移识别

对一类边界条件，建立粘弹性准静力位移与本构参数的显式关系，给出优化识别的叠代格式，从二阶微分模型出发，识别粘弹性本构模式，讨论了信息误差对反演结果的影响     

考虑双拉耦合的复合材料编织物非正交本构模型

基于连续介质力学理论,将复合材料编织物的双轴拉伸效应引入到前期提出的非正交本构模型中,提出了一种考虑双拉耦合的复合材料编织物非正交本构模型.给出了模型参数的确定方法,并通过拟合单轴拉伸、不等比双轴拉伸和偏轴拉伸实验数据,得到了本构模型参数.利用该模型对双轴拉伸和双球冲压实验进行了有限元模拟,并将模拟结果和实验结果进行对比,验证了所提出本构模型的可靠性,该模型能更好地表征复合材料编织物在成形过程中由于大变形所引起的非线性各向异性力学行为.这一本构模型具有结果精确、参数容易确定的优点,为编织复合材料成形的数值模拟和成形工艺优化奠定了理论基础.     

昆虫翼拍动中受载变形的粘弹性本构模型

昆虫翼拍动受载时发生被动变形,被看作为有助于改善飞行性能的机制之一．决定这种被动变形大小的一个关键因素是昆虫翼的材料本构关系,至今缺乏研究．基于蜻蜓翼(离体)的应力松弛实验和模型翼拍动时受载变形的有限元数值分析,揭示了粘弹性本构关系是昆虫翼材料性能的合理描述,并研究了粘弹性参数对被动变形的影响．     

饱和多孔介质粘弹性理论

本文讨论了饱和多孔介质的粘弹体本构关系。把Lee的弹性和粘弹性比拟理论,拓展到饱和多孔介质领域内。用比拟理论解出了饱和粘性土的常载和变载的一维固结问题,并利用比拟理论的属性,可以由简单的粘弹性本构关系来推求复杂的本构关系,得到了粘弹性地基上的粘弹性梁板问题的解答。由此初步形成了饱和多孔介质粘弹性比拟法的完整理论。     

微分本构粘弹性轴向运动弦线横向振动分析的差分法

给出了微分本构粘弹性轴向运动弦线横向振动数值仿真的一种差分法．文中建立了具有微分本构的粘弹性运动弦线的横向振动模型;通过对系统的控制方程和本构方程在不同的分数节点离散,得到一种新的差分方法．利用这一方法,弦线振动方程的数值计算过程可以交替地显式进行,且有较小的截断误差和好的数值稳定性．与通用的方法比较,新的方法计算简单、方便．文中利用方程的不变量检验了数值结果的可靠性,并利用这一方法给出了一类弦线模型的参数振动分析．     

有限变形热粘弹性本构关系的内变量理论 *

基于非平衡态热力学理论 ,提出了一个新的有限变形热粘弹性本构关系 .在定容比热为常数的条件下 ,给出了热学效应和力学效应之间具有解耦形式的自由能表达式 .通过对固体高聚物细观变形机制的分析 ,引进了相应的内变量 ,并在此基础上建立了计及温度效应的有限变形粘弹性本构关系的内变量理论 .此外 ,还推导了参考构形中分子网络具有随机取向分布时本构关系的具体表达式 .讨论了温度变化对松弛时间的影响 .将自由能展开为内变量二次式的粘弹性本构理论仅仅是一种线性化近似 .     

冻土单轴动态加载下的应力应变关系

研究冻土在冲击加载下的动态力学行为对寒区的工程建设、交通运输等都有着重大的意义。该研究在粘弹性模型的基础上,考虑了损伤和温度的影响,建立了能够合理描述冻土在单轴冲击荷载作用下的应力-应变行为的本构模型。并进行了冻土霍普金森压杆冲击动态实验,对比实验曲线和所建立的本构模型曲线,发现拟合良好,具有一定的工程应用价值。     

PTFE膜材的应力松弛性能及预测模型分析

对建筑用PTFE(聚四氟乙烯)膜材进行了5种温度(23,40,50,60,70℃)下的单轴应力松弛试验,考虑了初始拉伸速度(2,5,10,20 N/s)对于膜材应力松弛性能的影响,分析得到了材料的松弛模量变化规律,采用几种常见的粘弹性本构关系模型对试验曲线进行了拟合对比分析.研究发现PTFE膜材表现出了明显的应力松弛特性,且受温度和初始拉伸速度影响较明显;随温度的增加,膜材的应力松弛速度越快,最终稳定应力值越大;随着初始拉伸速度的增加,最终稳定应力值越小,应力松弛速度基本相同;大部分粘弹性本构关系模型能够对PTFE膜材的应力松弛行为做出较好的预测,少量模型预测效果较差,这主要与本构关系模型的组成形式有关系.     

高体积百分比颗粒增强聚合物材料的有效粘弹性性质

聚合物材料通常表现为粘弹性性质．为了改进聚合物材料的力学性能,通常将某种无机材料以颗粒或纤维的形式填充到聚合物中,从而得到增强、增韧的聚合物基复合材料．提出了一个新的细观力学模型,用于预测颗粒增强聚合物复合材料的有效粘弹性性质,尤其针对高体积百分比的颗粒夹杂复合材料,该方法基于Laplace变换和双夹杂相互作用的弹性模型．计算了玻璃微珠/ED-6复合材料的有效松弛模量以及恒应变率下的应力应变关系．计算结果表明在高体积百分比下该文方法比基于Mori Tanaka方法预测的粘弹性效应明显减弱．     

小曲率粘弹性索非线性随机稳定性分析

基于Kelvin粘弹性材料本构模型,研究小曲率粘弹性索在窄带随机激励作用下的非线性随机稳定性及均方响应。首先建立小曲率粘弹性索数学模型;然后提出一种确定粘弹性索均方响应及概率渐近稳定性方法;给出了系统均方稳定对激励带宽、幅值、中心频率等要求;给出系统的稳定区域;最后讨论了材料粘性、波速比及介质阻尼对系统不稳定区域的影响。     

基于粘弹性本构模型的双搭接胶结接头应力分析

采用广义Maxwell（麦克斯韦尔）粘弹性本构模型表征胶黏剂的时间相关力学特性,采用Yeoh本构模型描述橡胶材料的超弹性,建立了钢-橡胶双搭接胶结接头的有限元计算模型.在此基础上分析了加载时间对接头粘接界面剪切应力的影响.计算结果表明,剪切应力绝对值随着加载时间的增长而减小.此外,分析了胶层厚度对接头粘接界面剪切应力的影响,随着胶层厚度的增加,剪切应力绝对值呈现明显的增大趋势.     

剪切变形下非晶态高聚物的力学行为

基于非平衡态热力学理论，提出了一个适用于不可压材料的新的热粘弹性本构模型．该模型将橡胶弹性理论中的非高斯分子网络模型推广到计及粘性和热效应的情形．通过引入一组二阶张量形式的内变量，建议了一个新的Helmholtz自由能表达式，从而可以用来合理描述内变量的演化规律．根据以上模型，重点研究了热粘弹性材料在简单剪切变形下的力学行为，考察了由于分子链取向分布的变化而产生的“粘性耗散诱导”各向异性，讨论了应变率效应和由于粘性耗散而导致的热软化效应对剪应力的影响．理论预测结果与G’Sell等人的实验数据的定性比较表明了新的本构模型的有效性。     

粘弹性浅拱的非线性动力学行为

研究了外荷载作用下粘弹性浅拱的非线性动力行为.通过d'Alembert原理和Euler-Bernoulli假定建立了浅拱的控制方程,其中非线性粘弹性材料采用Leaderman本构关系.运用Galerkin法和数值积分研究粘弹性浅拱的非线性动力特性.并分析了矢高、材料参数、激励幅值和频率等参数的影响,结果表明一定条件下粘弹性浅拱可出现混沌运动.     

轴向运动粘弹性板的横向振动特性

研究了轴向运动粘弹性矩形薄板的动力特性和稳定性问题．从二维粘弹性微分型本构关系出发,建立了轴向运动粘弹性板的运动微分方程．采用微分求积法,对四边简支、一对边简支一对边固支两种边界条件下粘弹性板的无量纲复频率进行了数值计算．分析了薄板的长宽比、无量纲运动速度及材料的无量纲延滞时间对其横向振动及稳定性的影响．     

弹性电介质复合材料的多极材料力学

本文根据物质材料的多极概念研究了弹性电介质复合材料的宏观力学和电的性质.特别是:运用多极物质材料的统计连续体理论,可以得到不均匀颗粒间的电弹性相互作用和微结构(尺寸、形状、取向…)对复合材料的宏观性质的影响.本文首先给出了在某一无限的弹性电介质体中具有电极化的椭球的弹性不均匀性的基本解,这个解是由于电弹性相互作用而对Eshelby的经典弹性解的修正.其次,本文导出了电弹性相互作用的弹性电介质复合材料的宏观本构关系和宏观材料参量,最后对稀释的复合材料的具有统计的异向性的、形状效应的、以及电弹相互作用的一些问题进行了定量计算.     

一种考虑聚醚醚酮（PEEK）不同力学状态的本构模型

聚醚醚酮（简称PEEK）以其优良的性能而广泛应用于高端机械、 核工程和航空等科技领域.为了描述其在应变、应变率和温度3种因素作用下的力学行为,依据PEEK在不同温度下呈现的3种力学状态,在著名的JC(Johnson Cook)本构模型的基础上,提出了针对高分子不同力学状态的分段JC本构模型.与传统JC模型及文献中改进JC模型相比,提出的分段JC模型能够更精确地表征PEEK在中高温下的力学行为,为PEEK在复合材料中的应用和分析奠定了理论基础.     

一般各向异性复合材料层板基体损伤性能衰减研究（Ⅰ）——分解刚 …

本文尝试将损伤复合材料层板性能衰减研究扩展到含一般各向异性铺层的基体开裂层板，在第一部分中，采用分解刚度法处理法向与剪切响应的耦合问题，对承受面内载荷的对称约束开裂层板，导出本构关系的近似解析解，将层板有效刚度表为裂纹密度的函数。