粘弹性结构自由振动分析

提出一种分析粘弹性结构自振特性的数值方法,通过弹性等效空间特征值问题及一个代数方程的求解,得出粘弹性结构的频率及振型。此外建立了薄板的粘弹性动力方程并给出相应的求解方法。文中做了数值验证。     

无网格方法在平面粘弹性力学问题中的应用

本文综合应用无网格方法(EFGM)、线性粘弹性与弹性力学之间的对应原理,Laplace变换和逆变换等方法求解了拟静态平面弹性和粘弹性力学问题。首先,利用Laplace变换和逆变换推导了平面问题的粘弹性本构关系,建立了拟静态粘弹性平面问题的边值问题;其次,利用粘弹性与弹性力学之间的对应原理得到了Laplace变换域中平面问题的基本方程,在Laplace变换域中建立了相应的泛函,并得到了用无网格方法离散的控制方程;同时,求解了几个拟静态弹性和粘弹性平面问题,给出了它们的表达式和数值结果;最后,采用Laplace逆变换和数值逆变换,得到了粘弹性力学平面问题在物理空间中的解,并比较了由解析解和无网格数值方法所得到的数值结果,可以看到它们是非常吻合的。说明本文方法的正确性和有效性。     

粘弹性力学的对应原理及其数值反演方法

积分变换是处理粘弹性混合边值问题的重要数学工具,积分变换的应用使粘弹性混合边值问题在象空间与相应弹性混合边值问题对应起来,从而使粘弹性混合边值问题的求解可以继承和借鉴弹性问题的求解方法,再利用积分反演方法就可求得时间域粘弹性边值问题的解．本文结合国内外的研究成果,就粘弹性力学中存在的各种对应原理及数值反演方法进行了归类和总结．结合在求解粘弹性边值问题中的应用,对各类方法的特点进行了评述,并指出存在的问题及发展新的数值方法的研究重点．      

一维流体饱和粘弹性多孔介质层的动力响应

本文研究了不可压流体饱和粘弹性多孔介质层的一维动力响应问题。基于粘弹性理论和多孔介质理论,在流相和固相微观不可压、固相骨架服从粘弹性积分型本构关系和小变形的假定下,建立了不可压流体饱和粘弹性多孔介质层一维动力响应的数学模型,利用Laplace变换,求得了原初边值问题在变换空间中的解析解,并利用Laplace逆变换的Crump数值反演方法,得到原动力响应问题的数值解。数值研究了饱和标准线性粘弹性多孔介质层的动力响应,分析了固相位移、渗流速度、孔隙压力及固相有效应力等的响应特征。结果表明,与不可压流体饱和弹性多孔介质相同,不可压流体饱和粘弹性多孔介质中亦只存在一个纵波,并且固相骨架的粘性对动力行为有显著的影响。     

结构粘弹性分析的线法

本文将以现代常微分方程求解器为支撑软件的线法推广应用于含时间变量的粘弹性力学问题。基基本思想是先用拦普拉斯积分变换把问题的控制偏微分方程组和定解条件进行交换,得到拉氏变换空间中的定常问题,然后用传统的线法借助于常微分方程求解器得到该变换空间中的数值解,再应用拉氏数值逆变换求得原时空域中的数值解。文中还给出方法的基本原理和实施过程。算例表明,采用拉普拉斯积分变换于线法分析结构粘弹性力学等含时间变量的     

粘弹性固体的精细积分有限元算法

粘弹性固体本构方程的数学表达式分为微分型和积分型两种，其数值求解主要是时域上离散计算。文中从微分型表达式出发导出其状态空间方程的数学表达式，通过严格推导论证了它与微、积分型表达式的等价性；引入状态空间方程，从而利用精细积分格式来求解粘弹性固体本构方程；给出了粘弹性固体本构方程的精细积分有限元算法，为求解粘弹性固体本构方程的数值解提供了一个新的途径，具有计算简便，求解精度高等优点。     

单向纤维复合材料粘弹性性能预测

建立了基于均匀化理论的单向纤维复合材料粘弹性性能预测方法。对单向纤维增强复合材料粘弹性问题的控制方程进行Laplace变换,在像空间中利用均匀化理论建立宏观松弛模量的Laplace变换与微结构描述参数以及变换参数间的关系。用Prony级数模拟松弛模量随变换参数的变化形式,并根据像空间中一系列变换参数对应的松弛模量的数值,采用函数拟合技术确定Prony级数的形式,从而确定用显示形式表示的松弛模量的Laplace变换随变换参数的变化规律。对显式表达式的逆变换获得时间域内的松弛模量。该方法利用拟合函数的逆变换避开了复杂的数值Laplace逆变换,使单向纤维增强复合材料的粘弹性性能的确定变得容易。文中给出了单向纤维复合材料松弛模量的数值预测结果并同有限元法模拟试验的结果对比,验证了预测结果的准确性以及本文方法的有效性。     

流体饱和标准线性粘弹性多孔介质中的平面波

研究了流体饱和不可压标准线性粘弹性多孔介质中平面波的传播和反射问题．在固相骨架小变形的假定下,得到了粘弹性多孔介质中波动方程的一般解,讨论了弥散关系和波的衰减特性．结果表明：在流体饱和不可压粘弹性多孔介质中,仅存在一个耦合纵波和一个耦合横波,纵波和横波的波速、衰减率等取决于孔隙流体与固相骨架间的相互作用以及固相骨架本身的粘性．同时,研究了半空间自由边界上入射波(纵波、横波)的反射问题。得到了非均匀反射波的波速、反射系数、衰减率等的表达式及其相关的数值结果．     

一种新的摄动粘弹性边界元法

本文在拉普拉斯变换空间中,运用摄动理论和“弹性-粘弹性”对应性原理,提出了一种新的粘弹性问题边界元求解法。文中结合广义变分原理,导出了摄动粘弹性边界元方程,并给出了摄动粘弹性问题的基本解。最后,详述了一阶摄动的求解过程,并给出了算例。     

粘弹性结合材料界面端奇异场

在电子封装等结构中存在大量的粘弹性界面问题,其破坏一般均始于界面端,但目前尚无关于粘弹性界面端奇异场的解.粘弹性问题在拉普拉斯域内与弹性问题有对应关系,理论上可以利用对应性原理由弹性解经拉氏逆变换得到粘弹性问题的解.但是,对于粘弹性界面端,由于奇异场的奇异指数也是与时间有关的,因此进行严密的拉氏逆变换是非常困难的.本文借鉴弹性界面端奇异场,近似地给出了线性粘弹性体界面端奇异场的具体形式,并通过数值计算验证了近似理论解的有效性.     

REFLECTION CHARACTERISTICS OF LONGITUDINAL WAVES IN A SEMI-INFINITE CYLINDRICAL ROD CONNECTED TO AN INFINITE VISCOELASTIC STRATUM

Reflection characteristics of longitudinal strain waves in a semi-infinite elastic rod con-nected to a viscoelastic stratum are investigated analytically.The three-dimensional viscoelasticity the-ory is applied to the stratum,and the Laplace transform with respect to time and the numerical inverseLaplace transform by means of Laguerre function are used.The time histories for the longitudinalstrain of an arbitrary point of the rod are presented.Two typical viscoelastic models are considered,one is the usual Maxwell-Voigt model,the other is whose relaxation function is given by a power law.The numerical results for the two models are presented and compared each other and also with previ-ously published results for the elastic stratum.     

粘弹性Timoshenko梁的变分原理和静动力学行为分析

从线性，各向同性，均匀粘弹性材料的Boltzmann本构定律出发，通过Laplace变换及其反变换，由三维积分型本构关系给出了Timoshenko梁的本构关系，并由此建立了小挠度情况下粘弹性Timoshenko梁的静动力学行为分析的数学模型，一个积分－偏微分方程组的初边值问题。同时，采用卷积，建立了相应的简化Gurtin型变分原理。给出了两个算例，考查了梁的厚度h与梁的长度l之比β对梁的力学行为的影响。     

广义Maxwell黏弹性流体在两平板间的非定常流动

将分数阶微积分运算引入Maxwell黏弹性流体的本构方程，研究了黏弹性流体在两平板问的非定常流动．对于广义Maxwell黏弹性流体的分数阶导数模型，导出了对时间具有分数阶导数的特殊运动方程，利用分数阶微积分的Laplace变换理论，得到了流动的解析解．     

单边自由的固支岩板黏弹性行为分析及其应用

利用黏弹性理论对单边自由的固支岩板的黏弹性力学行为进行了分析研究，重新导出了相空间中黏弹性参数的变换关系式，并利用此式建立了单边自由的固支岩板的广义Kelvin黏弹性分析格式，将其应用于某层状岩体洞室顶板的变形特性分析．计算表明，其与实际勘察结果比较接近，可供工程实际应用参考．     

Unsteady flow of ground-water in an aquifer system with viscoelastic properties

The transient flow behaviour of groundwater in an aquifer-aquitard system with viscoelastic properties is studied. On the basis of previous work (Hantush, Neuman, Brutsaert, Corapcioglu), new partial-differential integral equations are assembled. The well-known equations (Hantush, Brutsaert) are special cases of these equations, which describe the flow of slightly compressible groundwater in aquifer-aquitard layers with viscoelastic properties.Analytical solutions of the coupled partial differential-integral equations are obtained by Laplace transform. The viscoelastic properties enhance the heterogeneities of an elastic aquifer system with delay and feed. Numerical inversion of the Laplace transformed drawdown is in good agreement with the analytical solutions obtained.     

A Numerical Method for Wave Propagation in Viscoelastic Stratified Porous Media

This paper presents a numerical method, a transmission matrix method, for the wave propagation in viscoelastic stratified saturated porous media. The wave propagation in saturated media, based on Biot theory, is a coupled problem. In this stratified three-dimensional model we do the Laplace transform for the time variable and the Fourier transform for the horizontal space coordinate. The original problem is transformed into ordinary differential equations with six independent unknown variables, which are only the function of the coordinate of depth. Thus, we get a transmission matrix of the wave problem for each layer. In the process of solution we use numerical method to calculate the eigenvalues and the eigenvectors of the transmission matrices. In the first step of the solution process we can obtain the wave field in the transformed space. The fast Fourier transform (FFT) method is used to do the inverse Laplace and the inverse Fourier transforms to get the solution in the time space. The detailed formulae are derived and some numerical examples are given.     

瞬态波在层合板中传播的粘弹比拟法

本文发展了粘弹比拟理论,并将之用于求解半无限空间三层复合材料在垂直层合方向传播的瞬态波问题。对于层合板中应力波的传播问题,寻找到了一等效粘弹体,并用一种较好的Laplace变换的数值反演法求得了等效松弛函数和其它一些必要的辅助函数。用特征线法求得了等效粘弹体的应力和速度,进而得到了三层复合材料中心的应力、速度,进一步就得到了层中任意点的应力和速度。对于一个可由精确理论(射线理论)给出计算结果的问题,将粘弹比拟理论的结果和射线理论的结果进行了比较,结果表明,粘弹比拟理论对三层复合材料的瞬态波传播问题是相当成功的。     

考虑损伤的粘弹性梁的纯弯曲

根据粘弹性损伤理论,分析了带损伤粘弹性矩形梁在受纯弯曲时损伤对应力的影响,得到了在Laplace变换域内损伤场和应力场的分布．利用Laplace数值逆变换,分别得到了损伤弹性梁和损伤粘弹性梁的最大应力和最大损伤值,分析了材料的粘性对梁内应力和损伤的影响。     

平面粘弹性问题的辛求解方法

将弹性力学辛对偶求解方法与Laplace变换相结合,提出了一个求解粘弹性平面问题的新方法。首先利用Laplace变换,将粘弹性平面问题转化为一个准弹性问题,在辛弹性力学的框架下,利用分离变量和辛本征展开法对其进行求解,然后由逆变换得到原问题的解。为证明方法的有效性,求解分析了矩形域平面粘弹性圣维南问题,得到了令人满意的结果。     

A series solution for the effective properties of incompressible viscoelastic media

This paper presents a series solution for the homogenization problem of a linear viscoelastic periodic incompressible composite. The method uses the Laplace transform and the correspondence principle which are combined with the classical expansion along Neumann series of the solution of the periodic elasticity problem in Fourier space. The terms of the Neumann series appear as decoupled, containing geometry dependent terms and viscoelastic properties dependent terms which are polynomial fractions whose inverse Laplace transforms are provided explicitly.