检索结果-内蒙古大学图书馆

工程力学 2020年第1期37卷 145-151页

作者：张帅程晓辉王天麟清华大学土木工程系

反映砂土极小应变刚度的 Hardin-Richart 公式主要是基于等向固结的实验数据,但是天然土体基本都是处于非等向固结状态。实验研究表明,随着非等向程度的加深,Hardin-Richart 公式对土体刚度的估算偏差越大,误差最大可超过 20%。3 种类... 详细信息

反映砂土极小应变刚度的 Hardin-Richart 公式主要是基于等向固结的实验数据,但是天然土体基本都是处于非等向固结状态。实验研究表明,随着非等向程度的加深,Hardin-Richart 公式对土体刚度的估算偏差越大,误差最大可超过 20%。3 种类型的超弹性模型能够反映土体极小应变刚度随应力水平增大而增大的幂律关系,但仅有 HE1 模型具有弹性剪胀等特殊的正剪耦合特性,对土体非等向固结状态下的刚度规律趋势预测正确。HE1 模型对土体非等向固结状态下的刚度规律预测结果受到其参数取值的影响,但总体而言与实验结果总结的规律一致。

关键词：非等向固结极小应变刚度 Hardin-Richart公式超弹性模型砂土

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基于超弹性模型的牙周膜生物力学响应

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东南大学学报（自然科学版） 2013年第2期43卷 340-344页

作者：黄辉祥汤文成吴斌严斌东南大学机械工程学院南京211189 南京林业大学机电工程学院南京210037 南京医科大学口腔医学院南京210029

牙周膜应力-应变关系表现为指数形式,为了更准确地研究牙周膜的生物力学响应,提出采用指数形式的超弹性应变能函数进行研究.基于连续介质力学理论推导出超弹性模型本构关系,使用人体牙周膜单轴拉伸实验数据并利用最小二乘法对超弹性模... 详细信息

牙周膜应力-应变关系表现为指数形式,为了更准确地研究牙周膜的生物力学响应,提出采用指数形式的超弹性应变能函数进行研究.基于连续介质力学理论推导出超弹性模型本构关系,使用人体牙周膜单轴拉伸实验数据并利用最小二乘法对超弹性模型进行参数拟合,同时进行拟合误差分析.结果显示较少参数的Mooney-Rivlin指数模型能更好地拟合实验数据.利用ABAQUS材料子程序UHYPER编制模型的接口程序,通过对拉伸实验情况的模拟计算,验证了开发的模型子程序的有效性.最后,比较分析了正畸力下的超弹性与线弹性牙周膜的生物力学响应.结果表明:应力和应变主要集中在牙周膜牙颈和根尖处,且超弹性牙周膜中部存在局部应力集中;Mooney-Rivlin指数模型能提高牙周膜瞬时弹性响应的预测精度.

关键词：口腔正畸超弹性模型数值模拟牙周膜生物力学

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基于超弹性模型的牙周膜力学行为数值模拟

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上海交通大学学报 2014年第9期48卷 1263-1267,1273页

作者：黄辉祥汤文成吴斌严斌东南大学机械工程学院南京211189 南京林业大学机电工程学院南京210037 南京医科大学口腔医学院南京210029

为了准确预测牙周膜的力学行为,采用指数超弹性模型对牙周膜剪切实验及临床口腔正畸进行模拟分析,基于连续介质力学理论推导了模型的本构方程和弹性张量,开发了模型的ABAQUS UMAT子程序,并通过指数超弹性模型的本构方程与4组剪切实验数... 详细信息

为了准确预测牙周膜的力学行为,采用指数超弹性模型对牙周膜剪切实验及临床口腔正畸进行模拟分析,基于连续介质力学理论推导了模型的本构方程和弹性张量,开发了模型的ABAQUS UMAT子程序,并通过指数超弹性模型的本构方程与4组剪切实验数据的拟合获得模型参数.拟合结果表明,指数超弹性模型能够准确描述牙周膜的非线性力学行为.同时,通过有限元分析所获计算结果分别与4组牙周膜剪切实验结果的对比,验证了所开发的牙周膜指数超弹性模型UMAT子程序的正确性.经临床口腔正畸模拟结果显示,在正畸载荷作用下,牙周膜的应力主要集中在牙颈和根尖处.

关键词：牙周膜生物力学超弹性模型有限元法数值模拟

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考虑缠结效应的超弹性本构模型

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力学学报 2021年第4期53卷 1028-1037页

作者：肖锐向玉海钟旦明曲绍兴浙江大学工程力学系杭州310027

经典熵弹性模型,如Neo-Hookean模型和Arruda-Boyce八链模型,被广泛应用于预测橡胶等软材料的超弹性力学行为.然而,大量实验结果也显示仅采用一套模型参数,这类模型不能同时准确地描述橡胶在多种加载模式下的应力响应.为了克服上述模型... 详细信息

经典熵弹性模型,如Neo-Hookean模型和Arruda-Boyce八链模型,被广泛应用于预测橡胶等软材料的超弹性力学行为.然而,大量实验结果也显示仅采用一套模型参数,这类模型不能同时准确地描述橡胶在多种加载模式下的应力响应.为了克服上述模型的不足,本文在熵弹性的模型基础上引入缠结约束效应.微观上,采用Langevin统计模型来表征熵弹性变形自由能,通过管模型(tube model)引入缠结约束自由能,并基于仿射假设,建立微观变形与宏观变形之间的映射关系.在宏观上,所建立的超弹性模型的Helmholtz自由能同时包含熵弹性和缠结约束两部分,其中熵弹性自由能与经典的Arruda-Boyce八链模型一致,依赖于柯西−格林应变张量的第一不变量,而缠结约束自由能依赖于柯西−格林应变张量的第二不变量.与文献中的实验结果对比发现,该三参数模型能准确地预测实验中所测得的橡胶材料在单轴拉伸、纯剪切和等双轴拉伸变形条件下的应力响应,也能较好地描述不同预拉伸比条件下双轴拉伸实验结果.最后,本文比较了所建立的基于应变不变量的缠结约束模型与文献中相关的缠结约束模型在多种加载模式下自由能的异同.总的来说,本文所建立的本构理论能准确模拟橡胶等软材料的大变形力学行为,对其工程应用有促进作用.

关键词：超弹性模型缠结效应橡胶软材料管模型

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各向同性超弹性本构模型数值计算及验证

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计算力学学报 2022年第4期39卷 523-530页

作者：周建雄魏志刚毛欢韦雅宁刘迎松安徽工业大学机械工程学院马鞍山243032

现有多种形式的橡胶本构模型试图预测橡胶力学性质,其中部分模型已写入有限元软件中用于仿真计算,还存在较多拟合性较好的模型无法在有限元材料库中直接获得。本文详述了由不变量和主伸长率描写的各向同性超弹性本构模型的数值实现方法... 详细信息

现有多种形式的橡胶本构模型试图预测橡胶力学性质,其中部分模型已写入有限元软件中用于仿真计算,还存在较多拟合性较好的模型无法在有限元材料库中直接获得。本文详述了由不变量和主伸长率描写的各向同性超弹性本构模型的数值实现方法,并结合最新的本构模型开发了UHYPER和UMAT子程序。将UHYPER用于有限元实现对多孔橡胶板的拉伸仿真,对比仿真和试验结果,验证子程序的正确性以及评估本构模型预测复杂应变场的准确性;将UMAT用于单轴、等双轴和剪切拉伸的有限元仿真,对比仿真和本构模型理论结果,验证子程序的可靠性。结果表明,有限元仿真结果与理论结果拟合较好,子程序能够契合本构模型的力学描述,所述方法可以用于超弹性材料的数值计算。

关键词：超弹性模型数值方法有限元法 Fortran

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固体发动机绝热层横观各向同性超弹性本构模型

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固体火箭技术 2024年第5期47卷 685-693页

作者：陈胜豪王春光李群西安交通大学航天航空学院复杂服役环境重大装备结构强度与寿命全国重点实验室西安710049

固体火箭发动机绝热层因内部存在短纤维,其力学行为难以准确表征,为了建立考虑短纤维影响的本构模型,针对芳纶短纤维增强三元乙丙橡胶材料开展了平行于压延方向(0°)与垂直于压延方向(90°)的拉伸试验,验证了绝热层材料内部短... 详细信息

固体火箭发动机绝热层因内部存在短纤维,其力学行为难以准确表征,为了建立考虑短纤维影响的本构模型,针对芳纶短纤维增强三元乙丙橡胶材料开展了平行于压延方向(0°)与垂直于压延方向(90°)的拉伸试验,验证了绝热层材料内部短纤维近似定向分布的假设;同时基于断面SEM图像分析了绝热层材料的纤维抽离、纤维断裂、基体损伤等失效行为。基于试验观测,在应变能密度函数中引入纤维项,建立了适用于绝热层材料的横观各向同性超弹性本构模型,并通过0°、45°和90°单轴拉伸试验验证了该模型的准确性,不同角度预测误差均在10%以内。最后,利用该模型给出了在不同方向上绝热层简单变形的应力响应表达式。

关键词：固体火箭发动机绝热层横观各向同性超弹性模型短纤维增强橡胶材料

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基于超弹性本构模型的橡胶减振垫仿真分析

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科技创新与应用 2024年第34期14卷 26-29页

作者：赖晨翔张衡杜浩明蔡仁烨广州地铁设计研究院股份有限公司广州510045 广东技术师范大学广州510000 广东邦达实业有限公司广东中山528400

橡胶减振垫作为一种重要的减振元件,广泛应用于轨道交通领域。橡胶材料具有优异的弹性、阻尼性能和耐久性,能够有效地吸收和隔离振动,保护轨道结构和周围环境。通过单轴拉伸实验研究橡胶减振垫的力学性能,实验数据与超弹性模型的拟合结... 详细信息

橡胶减振垫作为一种重要的减振元件,广泛应用于轨道交通领域。橡胶材料具有优异的弹性、阻尼性能和耐久性,能够有效地吸收和隔离振动,保护轨道结构和周围环境。通过单轴拉伸实验研究橡胶减振垫的力学性能,实验数据与超弹性模型的拟合结果证明三阶Ogden模型可以准确描述橡胶减振垫的力学行为。该文建立橡胶减振垫与浮置板的有限元模型,模拟分析橡胶减振垫在列车载荷作用下的受力与变形特性,结果表明动载对减振垫的力学性能影响更显著,降低减振垫柱高能减少应力集中现象。该研究的实验和仿真结果为橡胶减振垫的优化设计提供科学支撑,并为增强其稳定性和耐久性提供新的思路。

关键词：橡胶减振垫本构模型有限元超弹性模型仿真

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考虑Mullins效应的硅酮胶本构模型

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力学学报 2023年第6期55卷 1308-1318页

作者：郭鑫陈素文同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

硅酮结构胶广泛应用于建筑玻璃幕墙的粘接,准确掌握其力学行为是实现可靠粘接的保证.目前常用的唯象超弹性模型忽视了材料微观结构特性,无法描述本构行为机理;经典的熵弹性模型往往缺乏对聚合物网络非仿射变形、缠结效应等特性的考虑.... 详细信息

硅酮结构胶广泛应用于建筑玻璃幕墙的粘接,准确掌握其力学行为是实现可靠粘接的保证.目前常用的唯象超弹性模型忽视了材料微观结构特性,无法描述本构行为机理;经典的熵弹性模型往往缺乏对聚合物网络非仿射变形、缠结效应等特性的考虑.上述不足导致了已有模型难以有效模拟硅酮胶的力学行为,尤其是循环加载下的显著Mullins效应.为此,文章基于非仿射网络模型,根据分子链分布的微球模型对宏观-微观变形转换关系进行修正,将受载下分子链构象的演化扩展至有限个方向.在此基础上,基于网络演化理论提出抽象交联网络和缠结网络的演化函数描述循环加载下聚合物网络的演化过程,以模拟Mullins效应.文章构建的修正非仿射网络模型结合了硅酮胶的微观结构特性和变形机制,可以描述聚合物网络非仿射变形、缠结约束效应、分子链的有限拉伸性以及空间分布特性.与文献硅酮胶材性试验数据和其他本构模型预测结果的对比表明,修正非仿射网络模型可有效地模拟硅酮胶多种变形模式下的力学行为,且可描述Mullins效应的残余变形和模量退化现象,对硅酮胶的设计计算具有参考意义.

关键词：硅酮胶超弹性模型 Mullins效应非仿射网络模型网络演化理论

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PEMFC密封胶接触压力的均匀性研究及改善方法

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湖南大学学报（自然科学版） 2018年第10期45卷 30-37页

作者：张智明胡淞李昆朋张云瀚杨代军同济大学汽车学院上海201804 同济大学新能源汽车工程中心上海201804

针对质子交换膜燃料电池密封胶接触压力分布均匀性的问题,采用Fujifilm公司的压力膜测试了4个单电池片数不同的电堆的密封胶接触压力分布,利用MATLAB中搭建的平台对测试结果可视化;并基于Mooney-Rivilin超弹性材料本构模型建立了密封胶... 详细信息

针对质子交换膜燃料电池密封胶接触压力分布均匀性的问题,采用Fujifilm公司的压力膜测试了4个单电池片数不同的电堆的密封胶接触压力分布,利用MATLAB中搭建的平台对测试结果可视化;并基于Mooney-Rivilin超弹性材料本构模型建立了密封胶平面和电堆截面的有限元模型;利用有限元模型,设计了带圆弧和圆环的密封胶平面结构参数;并给出了沿集成力方向利于接触压力均匀分布的不同层密封胶初始厚度修正值的计算方法.结果表明:单电池平面内密封胶接触压力的最大差值为1.2MPa;沿集成力方向,靠近端板处的密封胶接触压力较中间层数的大,且层数越多的电堆,处于同一层数的双极板与密封胶的接触压力越小;在接触面积一样时,加圆弧结构的密封胶在平面内的接触压力标准差比原来结构的标准差小41%,加圆环的比原来结构小30%;对于不同层数电堆,密封胶初始厚度修正后的接触压力值均在最佳值附近.

关键词：燃料电池密封胶均匀性超弹性模型结构设计

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橡胶减振器动力学建模及模型确认研究

橡胶减振器动力学建模及模型确认研究

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作者：刘德宇南京航空航天大学

学位级别：硕士

高速铁路技术的全面发展促进了社会的进步,提高了人们的生活水平,同时也对列车的稳定性与舒适度提出了更高的要求。作为列车中常用的减振元件,橡胶减振器的性能对整车的振动传递具有重要影响。然而,橡胶材料的非线性增加了橡胶结构有限... 详细信息

高速铁路技术的全面发展促进了社会的进步,提高了人们的生活水平,同时也对列车的稳定性与舒适度提出了更高的要求。作为列车中常用的减振元件,橡胶减振器的性能对整车的振动传递具有重要影响。然而,橡胶材料的非线性增加了橡胶结构有限元建模的难度,材料的不确定性扩大了系统响应预测的误差。因此,有必要建立能够准确描述橡胶减振器力学特性的模型并对模型的不确定性进行分析。其中橡胶材料的静态特性模型是建立动态特性模型的基础,同时也对整车的平顺性产生重要影响。本文首先对橡胶材料的动静态建模理论进行研究,分析了不同模型的适用范围,总结了不同模型参数的获取方法,讨论了模型参数在仿真软件中的表达形式。以高速列车中客室地板间的橡胶减振器为研究对象,从橡胶材料静态特性的描述方法入手,通过线弹性模型与超弹性模型准确度的对比,为减振器模型的建立提供了合理的方案。着重讨论了模型参数的获取方法及不确定性分析中不同确认准则的特点。在此基础上,对橡胶材料的动态特性建模进行研究,使用超弹性-粘弹性模型描述材料的预载特性与频变特性,通过扫频激励对参数与建模方法的有效性进行验证,并仿照实际工况中橡胶减振器加载情况对减振系统的响应进行预测,得到了能够反映真实橡胶减振器动力学特性的有限元模型。最后基于线弹性模型理论,提出等效杨氏模量假设,通过模态实验对假设进行验证。对车用橡胶减振器进行激振实验识别其动态特性参数,为整车建模过程中橡胶减振器的等效建模提供了数据支持,也对等效模量假设的合理性进行了解释。

关键词：橡胶减振器超弹性模型超-粘弹性模型有限元分析模态实验模型确认

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