基于牛顿-拉夫逊的拉压不同模量问题的数值求解

针对拉压模量不同引起的材料本构非线性,首先,通过引入改进的Heaviside函数将本构方程连续光滑化;然后,基于特征值与特征向量的求导策略,推导有限元求解模型中切线刚度矩阵的列式;最终,提出基于牛顿-拉夫逊迭代格式的拉压不同模量问题的数值求解算法。数值算例验证了本文算法比传统算法具有更稳定的收敛性和更高的求解精度,特别适合于工程分析中大规模计算问题的求解。     

纤维沥青混凝土FRA黏弹性预测模型

纤维沥青混凝土FRA(Fiber reinforced asphalt concrete)的力学行为取决于沥青混合料和纤维的物理属性及几何特征。通过三参数固体模型,考虑纤维的几何特性,构造了一种预测FRA黏弹性行为模型,推导出该模型的本构方程、蠕变柔量和松弛模量表达式。采用该模型研究了纤维体积分、比半径和弹性模量等对FRA松弛模量和蠕变柔量的影响。结果表明,纤维掺入量和比半径对FRA的松弛模量和蠕变柔量影响较大,而弹性模量影响较小。通过试验,验证了FRA预测模型具有较高的精度。在研究试验范围内,SMA-13沥青混凝土的聚丙烯腈纤维(PAN)最佳掺入量和长径比分别为0.3%～0.4%和600～900。     

广义自洽Mori-Tanaka模型及涂层夹杂体复合材料的有效模量

经典广义自洽模型的最大不足是需要确定相材料的位移及应变场,这一过程十分繁杂,而且最后得到的有交剪切模量无法显式表达难以应用,该文摈弃这一经典做法,而从广义自洽模型的应变等价条件出发,在夹杂应变均匀的近似假定下,将Ｈｉｌｌ界面条件应用于整个二相体内,从而得到一种可以预报涂层夹杂体复合材料有效模量的广义自洽Ｍｏｒｉ－Ｔａｎａｋａ模型,与已有的实验及理论的比较表明,该模型准确可靠,而且有效体积和剪切模量     

具有横观各向同性球形压电夹杂的压电复合材料的有效性质

压电复合材料的有效性质是一个十分重要的问题.在分析了一无限大均匀线性非压电介质中含有一个横观各向同性球形压电夹杂问题的基础上,导出了夹杂内的约束应变场和约束电场的解析表达式,进而得到了含横观各向同性球形压电夹杂的压电复合材料的有效电弹模量的稀疏解.本文结果可以用于压电复合材料或智能材料和智能结构的设计与分析.     

蜂窝夹芯剪切等效模量研究

蜂窝夹层轻型结构以其比强度、比刚度高,而在航空航天工程中被广泛采用．由于蜂窝形状、尺寸多样,使夹层结构设计、优化分析变得复杂,特别是蜂窝夹芯的剪切模量难以准确的等效计算．以薄板理论为基础采用有限元方法对单蜂窝分析的方法,获得蜂窝夹芯的剪切等效模量,与其它方法相比较,精度较高,与试验结果吻合较好．     

天然橡胶基磁流变弹性体的研制与表征

磁流变弹性体又称磁敏高弹体，是一种由高分子聚合物和磁性颗粒构成的新型智能材料，它的力学、电学、磁学等诸性能可以由外加磁场来控制，因此磁流变弹性体在舰船、振动控制等领域具有广泛的应用前景。但目前国际上研制的磁流变弹性体存在机械性能不够好和磁致效应不够强的问题，这制约了基于磁流变弹性体器件的设计和应用。为了制备出实用型磁流变弹性体，本文对其制备条件进行了研究，包括基体类型、预结构化时磁场强度和温度、增塑剂和磁性颗粒含量对磁流变弹性体磁致效应的影响。结果表明，以天然橡胶为基体的磁流变弹性体，在高于600mT外加磁感应强度下，当磁性颗粒含量为80％（质量比）时，剪切模量的相对增量达133％；而当磁性颗粒含量为90％时，剪切模量的绝对增量达4．5MPa。本文还对磁流变弹性体应用环境进行了实验研究，结果表明磁流变弹性体在小应变下显示出更强的磁致效应，而激励频率不改变材料的磁致模量。     

四川盆地红层砂泥岩循环加卸载动力学特性研究

四川地震多发，广泛分布于该区域的红层岩石的动力学是许多重大工程建设和运营安全的重要影响因素。因此，本文针对3种典型红层砂泥岩（粉砂质泥岩、泥质粉砂岩和细砂岩），开展了不同动应力幅值的单轴循环加卸载试验，结果表明：在相同动应力幅值下，粉砂质泥岩与细砂岩的滞回环相对面积、阻尼比、阻尼系数及泥质粉砂岩的滞回环相对面积、阻尼比均随着循环周次呈对数递减，而泥质粉砂岩的阻尼系数随着循环周次呈开口向下的二次多项式分布；在相同循环周次下，随着应力幅值增大，滞回环相对面积均呈指数递增，粉砂质泥岩和泥质粉砂岩的阻尼比呈指数递增，阻尼系数呈开口向下的二次多项式分布，细砂岩的阻尼比和阻尼系数均呈对数递减。