非线性粘弹理论中的单积分型本构关系

本文综述了非线性粘弹理论中的单积分本构表达,评述了多种有代表性的单积分型非线性粘弹理论,对几种本构方程加以分析比较,以揭示它们的内涵,明了其非线性表述原理。      

血液的本构方程

血液是一种复杂的非牛顿流体,其本构方程的研究在血液流变学及血液动力学等领域均有重要的意义．本文对这一领域的研究工作、成果与研究方法进行了回顾,并指出研究中的几个难点问题      

率相关本构方程积分新算法

提出一种积分率相关本构方程的隐式积分新算法,引入0～1范围内的缩放因子λ对本构方程进行间接求解,可以避免直接求解等效塑性应变或等效塑性应变率时,由于其数值过大或过小而造成的收敛困难或收敛失败,实现对率相关本构方程的快速准确求解.以B-P统一本构方程及双曲正弦本构方程为例,验证了算法的可行性.结果表明,新算法对于准静态变形条件下的无硬化本构方程也可以得出准确的解.     

颗粒介质的弹塑性动态本构关系研究

本文运用多刚体系统动力学和微结构连续力学的理论方法，考虑了颗粒体的拓扑结构及颗粒体之间的局部非线性相互作用，通过引进恢复系数，导出了适合于大变形运动（包括平动与转动）情况下，颗粒体间的滑移和分离的客观弹塑性本构关系。     

用Eshelby理论研究复合材料线粘弹性本构关系

本文用Eshelby微力学理论分析,得到短纤维增强材料(SFRC)和基体材料两者的粘弹性本构方程之间存在简单的正比关系。发现体积含量为f的短纤维无序取向SFRC一维力学行为,等效于体积含量为F的短纤维单轴取向SFRC在取向轴上的力学行为。     

纯钽动态本构关系的实验研究

利用材料试验机和分离式霍布金森压杆实验装置测量了纯钽在较宽温度(-100～550℃)和应变率(10-5～103s-1)范围内的应力 应变曲线,该曲线表明钽的流动应力对温度和应变率都很敏感。利用所测得的应力 应变曲线拟合了钽在不同应变率和不同温度下的Johnson Cook与Zerilli Armstrong本构方程,Zeril li Armstrong本构方程与实验数据基本吻合,Johnson Cook本构方程与实验数据吻合得不太好。对Johnson Cook本构方程中的应变率强化项作了修正,修正后的Johnson Cook本构方程与实验数据吻合比修正前的好。     

形状记忆合金的多维本构关系

提出了一种具有变材料系数的适用于所有工的形状态记忆合金的多维热力学本构模型。这个本构关系是在ＢｒｉｎｓｏｎＬＣ一维本构模型的基础上推广得到的,将马氏体的体积百分数分成在力诱导的和由温度诱导的两部分。     

关于岩石的本构关系

本文综述了近10年中有关岩石本构关系方面的主要研究成果,包括:岩石的强度理论;损伤理论;塑性理论及分布断裂力学理论。     

对Schapery本构方程改进的几点尝试

Schapery本构关系能够很好地描述材料的粘弹性变形,但其中存在着下面几个问题:(1)当材料的蠕变变形含有粘塑性变形时,直接引用Schapery本构方程是不准确的;(2)材料的蠕变一般有损伤产生,Scbapery本构方程不能体现损伤特征;(3)理论上讲,无论载荷的突变量多大,粘弹性变形总有一个时间过程,这一点与Schapery本构方程不一致;(4)Schapery本构方程的参数确定是由曲线来拟合,这种方法有很大的主观性,本文介绍了Schapery本构方程的推导过程,针对上述问题提出了一些修改意见。     

沥青混合料一维非线性粘弹本构方程

本文根据Green-Rivlin提出的Frechet级数,提出了一个兼具长时粘流效应及短时粘弹效应的一维非线性本构方程,并对一种沥青混合料采用蠕变试验方式拟合了本构方程的参数向量。拟合结果表明:这一本构方程形式简洁,物理意义清晰,易于拟合,并对不同应力历史下的应变响应具有广泛的适用性。     

TATB钝感炸药本构关系的实验研究

利用分离式霍普金森压杆（ＳＨＰＢ） 完成了对ＴＡＴＢ钝感炸药在２ ～５０ｍ／ｓ 弹速范围内的冲击压缩实验。根据实验结果和回收样品分析确认ＴＡＴＢ属于含预损伤的非线性粘弹性体,并对１０２ ～１０３ｓ－ １ 应变率范围内的应力 应变曲线进行了拟合。     

聚碳酸酯类非晶聚合物力学性能及其本构关系

聚碳酸酯是一类玻璃态非晶聚合物材料,由于其出色的耐热和抗冲击能力,被广泛地应用于国防军事和工业领域。针对主要应用于聚碳酸酯材料类非晶聚合物,首先回顾了其力学性能实验研究现状,从唯象的角度分析实验结果,揭示这类材料力学性能。其次介绍了这类材料的各种本构模型的发展历程、物理机制、力学特性、适用范围等。最后,概述了各类本构模型在聚碳酸酯类聚合物材料中的应用,从工程应用的角度进一步讨论了本构模型对材料力学行为的表征,同时给出了聚碳酸酯类材料在实验和理论研究中仍然存在的关键科学问题及进一步的研究展望。     

变温粘弹性蠕变型本构方程

文中给出了变温蠕变曲线的概念，给出了由一组恒温蠕变曲线确定沿某一温度历史的变温蠕变曲线的方法，给出了终态温度等效蠕变曲线的概念，最后给出了粘弹性材料在变温下的蠕变型本构方程的一般形式。文中证明了热流变简单材料理论是本文理论的特例，揭示了热流变简单材料理论数学方法的物理意义。     

形状记忆合金的本构关系

本文主要介绍一种金新功能材料－形状记忆合金的本构关系的发展，简要介绍该材料的一些力学行为和工程中的应用。     

肌腱的本构方程及力学性能实验测定

通过肌腱的拉伸实验研究了肌腱的受力与变形之间的关系,对应力－应变曲线进行分段拟合,建立了肌腱本构方程的经验公式,测定了肌腱正常生理范围内的应力、应变、强度极限、最大应变、弹性模量和比能等力学性能,为肌腱的生理病理研究、体育运动和临床治疗提供了依据。     

异种不锈钢激光焊缝材料的动态本构关系

利用等应变测试法获取了304及316L激光焊接焊缝材料的准静态应力应变曲线,发现焊缝材料 具有明显的细晶硬脆化趋势。利用SHTB技术对304、316L及焊接构件材料高温动态力学性能进行了研究。 根据动态实验数据对不锈钢304及316L母材应变率及温度相关的Johnson-Cook本构方程参数进行了拟合。 利用LS-DYNA建立了SHTB动态拉伸实验数值模型,发现了在应力波加载初始阶段由于结构效应及材料 阻抗不匹配引起的应力不平衡现象。通过动态实验与数值模拟相结合的方法确定了焊缝材料的应变率相关 本构参数。     

论塑性旋率本构方程的必要性

在有限变形弹塑性理论中,本构方程通常是以率型形式给出的。因此,应变率的分解将是一个十分基本的问题。在当前,较为流行的是基于中间构形的应变率分解,而这其中最有影响的有 Lee,E.H.等人的工作和 Dafalias 等人的工作。然而,本文的研究表明,至少在某些特殊情况下,我们可以得到与微观子结构定向旋率的有关表达式。这就使给出塑性旋率本构方程变得不必要了。显然,本文的结果既不同于 Dafalias 的工作,也不同于 E.H.Lee等人的工作。前者需要通过塑性旋率的本构方程来确定微观子结构定向的旋率,而后者则需要作出附加的隐含假设来避免给出塑性旋率的本构方程。可以相信,本文工作将可能为有限弹塑性变形的本构理论提供一种新的途径。     

材料非线性粘弹性本构关系的神经网络模拟

对Green-Rivlin非线性粘弹本构方程给出了用一个三层时延前馈神经网络表示的等价关系,从而利用该网络可以求解G-R方程中的各阶核函数,并给出了根据有机玻璃的一组实验数据计算核函数的应用实例.由此指出神经网络方法可广泛应用于材料本构关系的研究.     

聚脲弹性体力学性能与本构关系研究进展

聚脲是一种由异氰酸酯组分和氨基组分反应生成的新型弹性体高聚物.由于聚脲具有断裂伸长率高、应变率强化、高耗能等一系列优异的力学性能,其在国防、能源、交通等领域显示出广阔的应用前景.目前,国内外学者针对聚脲在不同温度、不同应变率下的静动态力学性能开展了大量研究,在此基础上提出了多种本构模型,对温度、应变率等因素相关的力学行为进行了描述和预测.这些工作为深刻理解聚脲抗冲击机理及材料的进一步应用奠定了基础.文章首先简要介绍了聚脲弹性体的微相分离结构及特点;然后从小变形线性黏弹性和大变形非线性黏弹性两个方面概述了关于聚脲力学性能的研究,包括相应测试技术的发展和聚脲黏弹性影响因素的研究;进一步从变形梯度乘法分解法、遗传积分法、应变-时间解耦法等不同建模方法出发对已建立的聚脲本构模型进行综述,并从应变率范围、温度范围、压力相关性、软化行为表征及模型参数数量的角度对比了不同类型模型的区别;最后针对聚脲力学性能与本构关系下一步研究值得重点关注的问题提出了几点建议.