考虑基体粘弹性与介电弛豫的铁电复合材料的本构模型*——Ⅰ.理论

基于细观力学方法和Laplace变换 ,将仅适用于基体为线弹性和线性介电性的铁电复合材料的本构模型推广至基体为粘弹性和介电弛豫情况 ,建立了考虑基体粘弹性和介电弛豫的铁电复合材料的本构模型 .     

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.     

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。     

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。     

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.     

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．     

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     

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 .     

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．     

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．     

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．     

一般各向异性复合材料层板基体损伤性能衰减研究(Ⅱ)——分解刚度值确定与层板性能衰减研究

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对第(Ⅰ)部分提出的分解刚度法给出分解刚度值确定方程,完整了开裂层板本构关系解;对(θ_m/90_n)_s开裂层板刚度衰减进行了数值计算并对计算结果进行了讨论.     

具有分数导数型本构关系的粘弹性柱的动力稳定性

研究简支的受轴向周期激励的粘弹性柱动力稳定性,柱的材料满足分数导数型本构关系.建立了描述粘弹性柱动力学行为的弱奇异性Volterra积分-偏微分方程,利用Galerkin方法将其化归为弱奇异性Volterra积分-常微分方程.利用平均化方法的思想给出了粘弹性柱运动稳定状态的存在性条件.给出一种新的计算方法,克服了存储整个响应历史数据的困难,并给出了数值算例,计算结果与解析方法的结论比较吻合.     

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.     

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.     

热弹性马氏体相变材料单晶体的细观力学统一本构模型

基于马氏体相变的晶体学理论和Hill Rice内变量本构理论 ,建立了热弹性马氏体相变材料单晶体的细观力学统一本构模型并对它进行了详细的讨论 .该本构模型能描述在复杂热力学加载条件下 ,热弹性马氏体相变材料微结构正向相变、反向相变以及重取向过程在单晶体中所表现出来的宏观本构特性 .理论预测与实验结果符合很好 .     

非线性塑性材料内部空洞闭合模型的研究

基于典型体元(RVE)模型和Rayleigh-Ritz法,对材料内部空洞从球形闭合成裂纹的过程进行了定量研究.基体材料的本构关系采用幂次粘性方程.通过研究材料变形过程中内部球形空洞和圆形裂纹的演化规律,得到了各自的体积应变率的表达式.采用插值近似,建立了空洞闭合的解析模型,发现空洞变形的主要机理来自于空洞周围基体材料的塑性流动.空洞闭合模型反映了材料属性、远场应力三轴度、远场等效应变对空洞闭合的定量规律.空洞闭合模型的预测结果与文献中的数值结果和有限元计算结果相吻合.空洞闭合模型与CAE(computer-aided engineering)技术相结合可对材料加工工艺进行优化设计,为消除材料内部空洞提供了一条有应用前景的新途径.     

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.     

一般各向异性复合材料层板基体损伤性能衰减研究（II）——分解 …

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辅层的基体开裂层板，对第（Ｉ）部分提出分解刚度法给出分解刚度值确定方程，完整了开裂层板本构关系解，对（θｍ／９０ｎ）ｓ开裂层板刚度衰减了数值计算并对计算结果进行了讨论。     

具有主动约束层阻尼板的振动杂交控制*

本文研究了局部附加主动约束阻尼层(LACL)板的主、被动杂交控制问题.基于弹性、粘弹性、压电材料的本构关系,建立了系统的控制方程.利用Galerkin方法和GHM方法将偏微分方程转换为维数不高的常微分方程组,应用LQR方法进行了数值模拟.计算结果表明,这种主动和被动结合的杂交控制方式具有良好的控制效果.