润滑油五参数流变模型的研究

基于Evans-Johnson模型提出了润滑油五参数流变模型,利用Evans-Johnson流变模型和五参数流变模型对润滑油的拖动系数进行计算,并与试验数据进行对比.结果表明,利用五参数流变模型预测的拖动曲线与试验曲线形状一致,预测精度较高.在热效应不显著的情况下,采用Evans-Johnson流变模型和五参数流变模型预测的拖动系数基本重合,与试验值接近;在热效应比较显著的区域,利用五参数模型预测的油膜温度值高于Evans-Johnson模型的预测值,对拖动系数的预测精度远大于Evans-Johnson模型的预测精度,解决了在热效应较显著的情况下流变模型对拖动力预测精度较低的难题.     

一个基于恢复时间的新剪稀模型及其对聚合油PAO 650流变特性的模拟

用球-杆比拟流体层上的分子,通过分析两流体层上球-杆的接触、通过和恢复的过程,基于球-杆恢复到原状态的时间,建立了一个新剪稀模型.该模型虽然在形式上与Carreau模型有相似之处,但其公式仅含有两个流变参数,且是经由严格的理论推导得到的.通过与Carreau模型得到的广义黏度曲线的比较,确定了新流变公式的待定参数.在点接触流变热弹流润滑的数学模型中使用新流变公式,数值模拟了大黏度聚合油PAO 650的流变特性,并与该油在文献中的试验曲线进行了比对.结果表明新流变模型能够较好地模拟大黏度聚合油的流变特性,从而证实了其正确性.进一步,使用新公式计算得到了更多工况下的流变特性曲线,光滑的、合理的曲线分布说明新流变模型具有广泛的适用性.     

考虑温度影响的软黏土流变固结模型及解析解

基于四元件流变模型,考虑温度影响,建立了宁波软黏土流变固结模型,并利用拉普拉斯变换得到瞬时加载条件下的考虑温度影响的饱和软黏土流变固结解析解;利用不同温度下软黏土的流变固结试验结果,拟合获得了四元件流变模型参数,进行编程得到理论值,并与试验值进行对比.结果表明:该模型能较好反映宁波软黏土流变固结特性,计算结果与试验结果较为吻合.温度的升高导致渗透系数增大,在相同的时间内孔压消散越快,固结越快.     

A RHEOLOGICAL CONSOLIDATION MODEL FOR SOFT CLAY WITH CONSIDERATION OF TEMPERATURE AND THE ANALYTICAL

基于四元件流变模型,考虑温度影响,建立了宁波软黏土流变固结模型,并利用拉普拉斯变换得到瞬时加载条件下的考虑温度 影响的饱和软黏土流变固结解析解;利用不同温度下软黏土的流变固结试验结果,拟合获得了四元件流变模型参数,进行编程得到理论值, 并与试验值进行对比. 结果表明：该模型能较好反映宁波软黏土流变固结特性,计算结果与试验结果较为吻合.温度的升高导致渗透系数增大,在相同的时间内孔压消散 越快, 固结 越快.     

基于西原模型的非线性黏弹塑性流变模型

在西原模型的基础上,引入能反映加速蠕变起始点的非线性黏塑性元件和瞬时塑性变形的塑性元件,建立了一个能完整反映蠕变全过程的非线性黏弹塑性流变模型. 在其一维流变模型结构的基础上建立三维的流变模型,推导三维流变方程,接着探讨了在三轴压缩试验中确定三维蠕变参数的方法,并对参数进行了敏感性分析. 用三轴压缩试验结果验证模型的有效性,结果表明模型能很好地模拟蠕变的三阶段,并且在多级偏应力水平下可以采用同一组蠕变参数.     

基于遗传算法和层叠模型的软土流变模型辨识

利用层叠模型编程方便的优点,采用层叠模型来考虑软土的粘弹塑性,研制了基于层叠模型的软土流变计算程序OMFEM;在此基础上,采用遗传算法来全局搜索软土流变参数,将软土流变层叠模型的计算程序OMFEM和遗传算法有机结合,编制了基于遗传算法和层叠模型的软土流变模型的辨识程序GAIOM,并最终实现了对软土流变模型和模型参数的辨识。工程实例证实了采用遗传算法和层叠模型来辨识软土流变模型的有效性。     

对基于恢复时间的剪稀流变模型的进一步探讨及其对squalane油品流变特性的模拟

本文作者前期基于球-杆变形后恢复到原状态的时间,建立了新的形式较简单的流变模型,并模拟了黏度较高的聚合油PAO 650的摩擦系数曲线.本文中将该模型的应用范围进行了推广,模拟了黏度较低的squalane油品的流变特性.把该流变公式应用到点接触热流变弹流润滑的数学模型中,通过与试验测得的摩擦系数的比较确定了使用该模型时squalane油品的待定参数值,进而得到了点接触热流变弹流润滑的完全数值解.结果表明:解得的压力、膜厚和温度的变化规律均符合预期,且摩擦系数曲线与试验结果整体吻合性较好.新流变模型对高、低黏度的油品均能得到合理的流变特性曲线,说明作者的基于恢复时间的流变模型具有一定的正确性和可应用性.另外,由新模型计算得到的squalane油品的剪应力曲线呈现出一近似水平段,这也在一定程度上解释了流变试验文献中多次提到的极限剪应力现象.     

煤矿泥岩流变模型辨识及支护方法的确定

结合高家梁煤矿斜井泥岩的流变变形特征, 对泥岩进行分析建模, 设计有效的泥岩斜井支护措施. 通过对泥岩进行蠕变加卸载试验, 采用统一流变力学模型理论建立了能表现泥岩流变特性的弹性--黏性--黏弹性--黏弹塑性模型, 并确定了流变模型参数. 结合泥岩试验测得的泥岩力学特性和现场观测资料, 设计采用锚喷网联合支护方法, 并采用大型有限元软件ADINA进行数值模拟分析, 该支护方法能有效控制泥岩变形, 采用的锚喷网支护方法合理可靠.     

胶凝原油蠕变的时间-温度-应力等效性

黏弹性蠕变是胶凝原油重要的流变特性,要描述胶凝原油的黏弹性蠕变行为,必须同时考虑 应力、时间和温度等参数. 于是对胶凝原油进行了不同应力和不同温度下的蠕变实验,利用 时间-温度-应力等效原理分析了胶凝原油的非线性蠕变行为,得到了参考应力和参考温度下 的蠕变主曲线,并用黏弹性流变模型拟合得到了蠕变主曲线的表达式. 从而可以分别通过较 高温度和应力水平下的短期蠕变行为来预测较低温度和应力水平下的长期蠕变行为.     

岩石三轴蠕变试验黏弹性解析及参数识别

基于岩石三轴蠕变试验,推导了相应的黏弹性解析解,并对三参量H-K流变模型给出 了黏弹性解析解的显式以及流变参数的识别方法. 在此基础上,针对花岗岩及片岩两种岩石 的室内蠕变分级加载试验曲线进行了流变参数的识别与反演. 分析表明,同一岩样在不同加 载级别下的弹性及黏弹性参数在量值上均有所不同,其中黏弹性模量和黏滞系数的量值随 载荷的增加出现损伤衰减,基于试验反演所获参数的解析蠕变曲线与试验蠕变曲线吻合较好.     

应用自洽方法预测沥青混合料的蠕变行为

将沥青混合料看作是由沥青砂和粗骨料组成的两相复合材料,提出了应用自洽方法预测沥青混合料粘弹性性能的一般思路.采用四参量流变模型描述沥青砂的粘弹性能,通过 Laplace 变换将时间域的粘弹性问题转化为变换域的线弹性问题,然后经 Laplace 逆变换将变换域的解转化到时间域.利用不同温度、不同应力水平下沥青砂的单轴压缩蠕变实验,拟合四参量流变模型参数,预测了沥青混合料在不同温度和不同应力水平下的蠕变曲线,并与实验结果进行了比较,发现蠕变的早期阶段预测值与实验值基本符合.最后进一步分析了温度、应力水平对沥青混合料蠕变行为的影响.     

岩体原位流变荷载试验的力学参数与模型反演

根据现场岩体原位测试的60m和70m处两试验点的流变变形曲线,首先通过曲线特征筛选出了能够描述其变形特性的流变模型(三参量固体模型,Burgers模型),基于粘弹性分析理论及两步反分析法思路,建立了荷载试验的三参量固体模型、Burgers模型的位移优化反演格式,利用分级加载所获得的瞬时弹性位移,反算出了两试验点处的岩体弹性体积模量K、剪切模量G0和变形模量E0,并由优化反演方法获得了两模型的所有流变参数G1,η1,η2和E1以及长期弹性模量E∞。利用所获得的粘弹性参数分别计算出了在不同载荷下两种模型的理论解析曲线,并与实测曲线进行了分析对比,最终获得了能够较真实地描述试验区域岩体流变变形特性的最佳模型,即三参量固体模型。通过对比分析验证了所用思路及方法的正确性和实用性,文中方法虽然应用于流变荷载实验情况,但其具有一定的普遍意义,可应用于不同状况的流变实验的参数确定和模型反演。     

岩石流变分数阶模型研究

以Kelvin流变模型为研究对象,提出了一种分数阶Kelvin流变模型。首先,把Kelvin模型中的整数阶导数改为分数阶导数,考虑到岩石材料的频率通常不超过1000 Hz,在分数阶拟合时,拟合频段选取为[0 1000],进而利用Oustalop滤波算法把分数阶表示为整数阶模式;其次,利用试验数据对分数阶模型进行参数识别,考虑到分数阶Kelvin模型具有强非线性的特点,引入了Levenberg-Marquardt优化算法来确定未知参数;最后,对于频域表示的流变方程,利用Laplace逆变换获得流变精确表达式。仿真实例表明本文方法可以很好地反映岩石流变特性。     

黄土损伤与流变耦合模型及参数研究

以试验为基础,对不同含水量Q3黄土的蠕变特征进行了分析研究,结合黄土结构损伤特性及其对黄土力学特征影响,通过考虑结构损伤对变形模量的劣化来反映黄土结构性对蠕变规律的影响,提出了黄土损伤与流变耦合作用的本构模型。该模型不仅具有参数少的优点,而且能够准确描述黄土的突发性破坏特征。利用结构性软土流变的研究成果,给出了黄土流变模型参数的确定方法,并对模型参数随非饱和黄土含水量变化的规律进行了研究。数值模拟结果表明,该模型能够很好地描述黄土的加速蠕变阶段的变形特征。     

周期变速旋转运动电流变夹层梁的参激振动

采用多尺度法对周期变速旋转运动电流变夹层梁的动力稳定性进行了研究. 假设电流变夹层梁绕固定轴线做随时间变化的简谐周期运动,将变速度转动梁作为一个时变参激振动系统,分析了不同结构和控制参数对失稳区域的影响. 仿真结果表明,改变外加控制电场强度的大小和梁的结构参数,可改变旋转电流变夹层梁发生动力失稳的临界角速度和失稳区域. 故在一定的条件下,可以通过控制作用于电流变夹层梁的电场强度来调节旋转运动柔性梁的振动特性,提高结构的动力稳定性.      

饱和砂性土流变模型的试验研究

正确合理的土体本构模型确定是地面沉降模拟的关键之一。上海和江苏地区多年来野外分层标的实际观测资料表明该区含水层系统砂层变形具有流变特征,表现出变形滞后于含水层水位变化的现象。本文基于粘弹性理论,选取了常州含水层系统原状砂性土样进行单轴压缩试验,分析了砂性土流变荷载曲线,并选择现有的相关本构模型进行识别,从而确定能更好反映研究区土体变形规律的流变模型。结果表明,研究区砂性土可采用Burgers模型进行描述,反演获得的4个流变参数随荷载的增加表现出一定的规律性。     

IMPROVED BINGHAM RHEOLOGICAL MODEL AND ITS PARAMETER IDENTIFICATION

传统宾汉姆流变模型不适于描述岩石蠕变的非线性衰减和加速阶段.本文提出一种非线性的改进模型,引入作用函数表征衰减蠕变阶段,引入非线性黏性元件与传统模型串联表征岩石的加速蠕变阶段.通过对绿片岩和砂岩蠕变实验数据进行非线性拟合得到模型参数,与实验曲线的对比分析表明了改进的效果及改进模型的合理性.     

改进宾汉姆流变模型及其参数辨识

传统宾汉姆流变模型不适于描述岩石蠕变的非线性衰减和加速阶段.本文提出一种非线性的改进模型,引入作用函数表征衰减蠕变阶段,引入非线性黏性元件与传统模型串联表征岩石的加速蠕变阶段.通过对绿片岩和砂岩蠕变实验数据进行非线性拟合得到模型参数,与实验曲线的对比分析表明了改进的效果及改进模型的合理性.     

高地应力围岩流变特性及竖井长期稳定性分析

基于自行研制的重力加载流变仪,采用多级加载对4种典型矿岩开展了三点弯曲蠕变试验研究,获得了蠕变试验曲线. 将Burger's模型与Mohr-Coulomb准则相结合,形成改进的Burger's模型. 并通过最小二乘法对均质混合岩进行蠕变参数拟合,获得了与蠕变试验曲线相吻合的蠕变理论曲线. 结果表明改进的Burger's模型能较好地描述均质混合岩的蠕变特性. 在此基础上,采用该流变模型,对返修后的竖井工程进行三维流变数值模拟和稳定分析,为竖井工程的长期稳定预测和失稳风险预测提供了理论依据.      

广黏弹组合模型的等效性及其基本性质

对广义黏弹组合模型的等效性及其基本性质进行了研究,结果表明：广义Maxwell 模型由于并联结构,其蠕变柔量很难得到. 但提出了求解广义Maxwell模型蠕变柔量的 方法,给出了其具体表达式,且在此基础上证明了广义Maxwell模型与Kelvin链的等效性, 建立了这两个模型物理参数间的转换关系式. 证明了广义黏弹组合模型的一个基本性质：当 将模型的松弛时间谱和延迟时间谱由大到小顺序排列时,松弛时间与延迟时间互不相等,且 相互交织,两相邻松弛时间中间有且仅有一个延迟时间,同时,两相邻延迟时间中间有且仅有一个松 弛时间;当两者同阶相比时,延迟时间总是大于松弛时间. 这一基本性质明确了使用广义黏 弹组合模型来描述现实中某种特定材料的黏弹性行为时,该材料必须具备的基本条件,因此, 它可作为这类流变模型在工程应用中的一个实用判据. Wiechert模型和广义中村模型、广义 Jeffreys模型和广义N-K模型、Maxwell链和广义Kelvin模型之间的等效性可作为特例. 最后,实例验证了所提出的求解广义黏弹组合模型蠕变柔量方法及其基本性质.