一种黏弹塑性统一本构模型

经过对大量有关统一本构模型的文献资料分析，指出了现有统一本构模型存在的问题，并通过对材料实验数据的分析，指出了黏弹性现象在实验中的表现，并据此将黏弹性引入到弹性黏塑性统一本构模型之中，建立了黏弹塑性统一本构模型，通过模型的数值模拟证明：模型计算结果无论在变形趋势上，还是在数值精度上都与实验数据符合得很好，克服了此前统一本构模型存在的问题。黏弹塑性统一本构模型的产生将统一本构模型的产生将统一本构理论的内涵扩大到黏弹性范围，进而构造了一个黏弹塑性理论的新框架。     

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。      

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。     

黏弹性本构关系构建方法及应用举例

黏弹性力学是力学重要分支之一。本文从基本的黏弹性元件出发,逐级从黏弹性变形基本单元推广到普遍的黏弹性变形模型,引入并推导本构方程。最后结合典型黏弹性材料的高温蠕变行为,介绍了黏弹性理论在工程实际中的应用。结合笔者近几年的黏弹性理论教学实践,结合学生的课堂反应,从教学内容、方法和环节等方面进行探讨。文中教学措施可为讲授力学课程的教师提供参考。

     

磁致伸缩材料的非线性本构关系

给出了磁致伸缩材料的两个非线性本构关系,即标准平方型和双曲正切型。在确定一维问题的本构系数时,基于已有的实验结果,引进一个材料函数,用来描述磁致伸缩材料的压磁系数随预应力变化的关系。将非 线性本构关系的理论模型计算结果与实验曲线对比,结果表明标准平方型本构关系在中低磁场下能精确地模拟实验曲线,而双曲正切型本构关系在高磁场时能反映材料的磁致应变饱和现象。讨论了在标准平方型本构的一般三维情形,给出了确定本构系数的方法。     

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.     

结构与土接触面的弹黏塑性本构模型

基于Goodman接触面单元,在Clough——Duncan双曲线关系式的基础上改进了三元件宾厄姆体,建立了结构与土接触面的弹黏塑本构模型,使用ABAQUS的FRIC子程序对该模型进行了二次开发.通过改装的应力控制式结构——土接触面剪切试验仪进行了接触面长期剪切试验,验证了该接触面本构模型.研究结果表明：结构与土接触面的弹黏塑本构模型能较好地模拟接触面的力学特性和时间效应;正应力对结构与土接触面的力学行为影响较大,正应力越大,接触面的时间效应越显著.     

黏弹性模型微分型本构方程的矩阵形式

针对多个弹性元件和黏性元件以任意连接方式组成的线性黏弹性模型,本文探究了其本构方程的通用矩阵形式表述。首先将研究问题扩展为由Maxwell基本单元构成的标准模型,然后转化为有向图,根据独立路径和闭包围的形式表征出基本应力方程和应变方程,进一步推导得到了任意线性黏弹性模型的微分型本构方程的一般矩阵形式。论文最后总结并建立了一套适合计算机编程的固定范式,利用Python编程实现了该算法、获得了一些数值计算结果。     

非线性正交各向异性弹性材料的本构方程及其势函数

研究了非线性Green弹性材料弹性张量独立分量,归纳推导出各向异性Green弹性材料、具有一个对称面Green弹性材料、 正交各向异性非线性弹性材料独立的弹性常数个数.从张量函数出发,用含有高阶弹性张量的张量多项式,推导出三阶非线性正交各向异性Green弹性材料本构方程及其势函数.并将本构方程及其势函数用张量不变量,标量不变量表示.证明了方程是完备的,不可约的,满足张量函数表示定理.详细研究Green弹性材料势函数存在的充分和必要条件,给出并证明了具有普适性的势函数存在定理.     

非线性横观各向同性弹性材料的本构方程及其势函数

研究了非线性Green弹性材料弹性张量独立分量,归纳推导出横观各向同性Green弹性材料、各向同性非线性弹性材料独立的弹性常数个数.从张量函数出发,用含有高阶弹性张量的张量多项式,推导出四阶非线性横观各向同性,各向同性材料Green弹性材料本构方程及其势函数.并将本构方程及其势甬数用张量不变量,标量不变量表示.证明了方程是完备的,不可约的,满足张量函数表示定理.     

刚性微粒填充的高聚物非线性粘弹性本构关系的微力学分析

在应变具有可加性条件下,本文分析表明Eshelby线性微力学理论,包括其等效包含体方法和相应的平均化方法可推广应用于研究高刚度微粒填充高聚物的非线性粘弹性本构关系。     

心肌细胞大变形黏弹性模型及在实验中的应用

在衡量单个细胞力学行为的研究中,越来越多地采用结合实验的数值模拟方法. 在连续介质力学框架下,发展了一种新的心肌细胞本构模型,并与微管吮吸实验结合,探讨了心肌细胞的力学特性. 本构模型是对普遍使用的仅能用于小变形分析的标准线性固体模型的一种扩展,它将超弹性性能引入到黏弹性模型中,用以描述细胞的大变形黏弹性效应. 基于改进的本构模型,对心肌细胞微管吮吸实验过程进行了有限元模拟,并将计算结果与实验结果以及经典理论解进行了对比. 结果显示发展的本构模型适合细胞大变形问题的有限元数值模拟.      

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。     

损伤弹性材料的有效模量及本构关系

考虑了微裂纹之间的相互作用,利用随机熔断丝网络（Ｒａｎｄｏｍｆｕｓｅｎｅｔｗｏｒｋ）作为模型,模拟了脆性材料在外载荷作用下,其有效模量随损伤的演变行为,并考察了系统含损伤的本构关系。发现在损伤初期,有效模量和损伤具有线性下降关系;而在后期,由于损伤局部化,有效模量迅速下降,提出了一个有效模量随损伤变化的非线性关系。讨论了利用网络模型来研究材料含损伤本构关系的可行性和优越性。     

酚醛玻璃钢动态本构关系的实验研究

本文叙述了在轻气炮上作高速撞击实验,使用碳膜压阻传感器,一次记录多个应力历史波形,用Lagrange分析和路径线方法,求材料动态本构关系的方法。给出了应力在2 GPa、应变率4105S-1以下酚醛玻璃钢的数值形式本构关系。探讨了强应力脉冲在酚醛玻璃钢中传播衰减的物理原因。     

有机玻璃在高应变率下的损伤型非线性粘弹性本构关系及破坏准则

对两种有机玻璃高应变率下的大变形和破坏行为进行了实验研究,通过改进文献[2]本构关系的非线性弹性项并引入损伤参量,建立了一个适用于更大变形范围、能描述应力平台及本构失稳的损伤型非线性粘弹性本构方程。相应地,从临界损伤量概念出发,提出以应变和应变率为控制变量的破坏准则。不论是本构关系还是破坏准则,理论计算均与试验结果吻合良好。     

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。     

线黏弹性材料数字图像相关实验教学探索

线黏弹性理论是固体力学原理课程的重要内容,目前实验教学一般采用电子万能试验机对线黏弹性材料进行单轴拉伸实验,实验结果不够直观。数字图像相关方法是一种高精度全场应变测量方法,近年来在实验力学领域应用广泛。本文以固体推进剂这种线黏弹性材料为例,采用数字图像相关方法设计了线黏弹性材料单轴拉伸实验,实现了全场变形测量并且实验结果可视化更直观,有助于调动学生积极性。实验发现,数字图像相关方法与国标规定的固体推进剂单向拉伸法测量的材料应变有明显差异,针对该问题设计了实验教学研讨环节,引导学生深入分析,有助于加深对线黏弹性理论的理解。