与应用疲劳与蠕变复合作用下聚碳酸酯的断裂行为

研究了疲劳／蠕变复合作用下聚碳酸酯(PC)的断裂行为。研究表明：其疲劳／蠕变曲线与纯蠕变曲线十分相似。在疲劳—蠕变复合作用下，随施加最大载荷的保持时间越短，即蠕变载荷比例越小，疲劳载荷比例越大，PC结束普弹应变阶段的应变越小，延迟弹性变形的平台应变也减小。每一次循环中的最大载荷加载保持时间延长，PC断裂寿命减小。以最大载荷为恒载荷一直加载的纯蠕变曲线，平台最高，断裂时间最早；而最大载荷加载作用时间t＝0的纯疲劳曲线，平台最低，断裂时间最迟。     

基于弹性随动的多层薄膜结构蠕变解析方法

建立了热应力及外弯矩作用下多层薄膜系统的蠕变理论模型,利用弹性随动因子推导出薄膜应力的解析解。以薄膜基体双层模型为例,本文的理论结果与有限元模拟结果具有较好的一致性。此外,深入讨论了弹性随动因子与热膨胀系数比、弹性模量比、厚度比之间的关系。本文方法可较好计算蠕变条件下多层薄膜系统时间相关的应力及变形,提高了计算效率。     

疲劳/蠕变交互作用下塑木复合材料的断裂损伤

塑木复合材料在动态载荷作用下，其断裂损伤并非纯疲劳或纯蠕变作用的结果。利用交变载荷的试验方法，研究了在疲劳／蠕变交互作用下塑木复合材料的断裂损伤行为。结果表明，在交变载荷为破坏载荷的80％和60％时，其疲劳／蠕变断裂曲线为三段式曲线，即瞬时弹性变形阶段、延迟弹性变形阶段和加速断裂阶段；在交变载荷为破坏载荷的40％时，38h内其疲劳／蠕变曲线为两段式曲线。随着最大载荷保持时间的增加，塑木复合材料进入延迟弹性变形阶段越晚，弯曲挠度增加越快，断裂寿命降低。     

堇青石-莫来石材料高温弯曲蠕变行为的研究

利用蠕变本构方程和材料力学中的小变形假定导出了三点弯曲下的蠕变关系式，利用两种堇青石－莫来石材料的试验初步拟合上述关系。研究表明：稳态蠕变时，中点挠度的速率与应力呈指数关系。     

疲劳与蠕变复合作用下聚苯乙烯的断裂行为

研究了聚苯乙烯在疲劳／蠕变复合作用下的断裂行为，研究结果表明，其疲劳／蠕变曲线与纯蠕变曲线十分相似，因蠕变加载作用时间缩短和疲劳载荷变化更频繁，导致在较小的应变下结束普弹应变阶段并进入延迟弹性变形的平台变阶段，随最大载荷加载作用时间延长，断裂寿命减小。     

AC-13级配钢渣沥青混合料粘弹塑本构模型研究

为了研究钢渣沥青混合料非线性粘弹塑性变形特性,提出Schapery模型与改进Swchartz模型组合的积分型粘弹塑本构模型。采用钢渣替换AC-13级配中粒径2.36 mm以上的石灰石粗骨料,制作得到钢渣沥青混合料试件。设计并开展一系列的单轴压缩蠕变实验,通过应力递增蠕变回复实验,获得不同应力条件下材料的弹性、粘弹性应变和粘塑性应变,进而拟合确定本构模型参数。利用0.4 MPa、1.0 MPa下的蠕变回复实验验证模型有效性。结果表明,模型不仅能准确刻画钢渣沥青混合料蠕变过程中的弹性、粘弹性与粘塑性变形,还可用于预测不同应力水平下钢渣沥青混合料蠕变变形规律。     

PC/PET共混物的非晶相取向与动态黏弹性能研究

通过广角X射线衍射(WAXD)和动态力学性能(DMA)测试研究了130℃高温拉伸聚碳酸酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PC/PET)合金的非晶相分子取向与黏弹性的关系。从微观结构决定宏观性能的观点出发,验证了聚合物制品取向态与储能模量、损耗模量之间的关系。根据DMA温度扫描模式下储能模量和损耗模量曲线的物理意义,分别提取共混试样玻璃态时储能模量平台区的末端和高弹态时损耗模量峰值作为与取向比较的参考值。获得的动态黏弹性的取向依赖关系与纯PC试样进行了比较,均近似符合e指数规律。储能模量随非晶区域分子取向的增加而提高,且随着PET用量的增加,储能模量增速降低。损耗模量与取向也显示出相似的递增关系,却并未明显受到PET用量的影响。由此结果讨论了富含PC的共混试样中非晶区域分子取向对黏弹性能影响的机理,以及不同PET用量对分子取向行为的影响。实验通过对不同取向态的对比,近似获得了取向结构发展中结构性能的动态联系。为研究和控制PC/PET合金性能,进一步了解PC分子取向的机理提供了新思路。     

交通载荷作用下埋地聚乙烯燃气管道的有限元分析

运用非线性有限元法,在ANSYS中建立埋地PE燃气管道的有限元模型,对交通载荷作用下的埋地PE管进行瞬态分析,得到管道应力及直径变形量随时间的变化关系,比较不同管顶覆土厚度下的管道力学性状.研究发现,建立的有限元模型,其计算结果能够较为真实地反映PE管的蠕变行为,聚乙烯的黏弹性降低了管道应力梯度,管顶覆土对交通载荷作用下埋地PE管道有减荷效果.交通载荷是引起管道形变的主要因素,适当增加管道埋深刻提高管道寿命.     

胶凝原油非定常参量蠕变模型研究

胶凝原油的蠕变特性对保障管道安全流动具有重要意义。现有蠕变模型在不同剪切应力下的拟合参数显著不同,不便工程应用。为此,研究从流变参量的非定常化角度出发,对经典Maxwell模型进行扩展,利用求解微分型本构关系的方法建立非定常参量蠕变模型。利用三种胶凝原油对蠕变模型进行验证,结果表明:一个蠕变方程即可较好地描述油品在多个应力下的蠕变过程,拟合精度高,模型未知参数少,且拟合参数不随剪切应力变化。油品温度降低,胶凝原油黏弹性增强,模型拟合参数呈现单调变化趋势。借助拟合确定的模型参数对胶凝原油其它应力下的蠕变响应进行预测,预测结果与试验结果较为一致,表明模型具有良好的工程应用价值。     

小冲杆蠕变试样中心挠度-蠕变应变关系的有限元分析

利用有限元数值方法分析了小冲杆试样中心挠度δ与中心蠕变应变ε之间的关系 ,指出该δ ε关系与蠕变时间、载荷大小和材料性能等条件均无关。计算结果还表明 ,在薄膜变形分析的基础上 ,非蠕变条件下试样中心挠度 中心弹塑性应变函数关系和蠕变状态下试样中心挠度 中心蠕变应变函数关系等价     

聚碳酸酯动态黏弹性能与分子取向态的关系

将双酚A型聚碳酸酯（PC）注射成型,基于流动残余应力与分子取向关系的讨论,利用光学双折射法表征样品中的平均分子取向,并考察其动态力学性能。结果表明,近浇口取向大于远浇口,且分子取向态与其动态黏弹性参数间存在关联。当选取损耗角正切值（tanδ）=1的损耗模量值时,发现更高的积分双折射值对应更小的损耗模量,即取向越大动态黏度越小;当储能模量选取玻璃态平台末端值时,尽管双折射值与储能模量的关系受自由体积因素干扰相对不明朗,但材料依然表现出弹性随取向增加而增加的整体趋势。     

聚合物剪切流动取向应力-应变关系实验研究

采用熔体流动速率(MFR)仪研究了聚丙烯(PP)材料在剪切流动中大分子链取向应力与应变关系模型。通过测定口模挤出物胀大比,依据Poiseuille定律计算得出材料在不同条件下的第一法向应力差;引入相关聚合物充模取向力学行为理论模型,考虑到相关模型表征了聚合物充模的瞬态过程,简化起见,以材料MFR代替模型中的应变张量;采用最小二乘与数据拟合理论求得相关模型常量,得出PP材料的流动取向应力–应变定量关系式。实验验证结果显示,线弹性模型和高弹性模型的应力最大平均理论误差分别为11.57%和10.95%,最小平均误差分别为9.60%和5.68%,均具有较好的适配性,为后续相关模型理论的定量表征提供了实验依据。     

用于胶凝原油蠕变描述的一种垂直移位因子

描述胶凝原油的屈服破坏过程中的非线性黏弹性蠕变行为,必须同时考虑应力、时间和温度等参数。引入时间-温度-应力等效原理描述胶凝原油蠕变特性,在进行移位叠合的过程中,除考虑水平移位外,同时引入一种胶凝原油垂直移位因子,并给出其表达式。对不同温度下形成结构的胶凝原油进行剪切蠕变实验,并用黏弹性损伤模型对蠕变柔量主曲线进行描述。结果表明:等应力移位过程中的垂直移位可忽略,而等温移位过程中的垂直修正不可忽略,且对蠕变柔量主曲线的获得有很大影响;拟合曲线与实验数据吻合很好。     

HTPB固体推进剂蠕变损伤模型研究

为研究HTPB推进剂的蠕变特性，开展了0.15～0.35MPa应力下推进剂的单轴拉伸蠕变试验；结合线性黏弹性理论和连续损伤力学理论，建立了HTPB推进剂蠕变损伤模型；根据试验数据，确定了不同应力水平下蠕变损伤模型的参数，并获取了应力对各参数的影响规律，最后利用蠕变应力0.2MPa下的试验数据对模型进行了验证。结果表明，HTPB推进剂存在明显的衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变三阶段过程；建立的蠕变损伤模型结合Burgers模型的特征和连续损伤力学理论，串联含损伤的黏壶元件，克服了Burgers模型无法反映蠕变破坏阶段特性的不足。提出的蠕变损伤模型与试验值拟合度高，误差在3%以内，可以准确地描述推进剂在不同应力水平下的全过程蠕变特性。     

热力耦合作用下浇注式沥青混凝土三轴蠕变特性研究

为了深入研究浇注式沥青混凝土沥青混合料在温度、应力耦合作用下的三轴蠕变特性,采用MTS815试验机开展了不同温度、不同应力水平和不同围压条件下的三轴蠕变试验,获取了相应的蠕变曲线,并将改进的Burgers模型推广到三维形式,用来描述浇注式沥青混凝土的蠕变本构关系。研究结果表明：浇注式沥青混凝土蠕变曲线的第一阶段不明显,这反映出其内部空隙率较低;蠕变变形值随温度升高和偏应力水平增大而明显增大,这反映出高温重载共同作用是浇注式沥青混凝土路面出现车辙的决定性因素;蠕变变形随围压增大略有减小,围压对蠕变变形有抑制作用,三轴蠕变试验获得的蠕变规律较之单轴蠕变试验更能反映实际受力过程中的变形规律,三维的改进Burgers模型能够准确反映热力耦合作用下浇注式沥青混凝土的蠕变特性。     

疲劳与蠕变复合作用下PS的应变与寿命

对PS在疲劳/蠕变复合作用下应变与寿命进行了研究。结果表明：其疲劳/蠕变曲线与纯蠕变曲线十分相似。加载时间周期越短和疲劳载荷变化越频繁。结束普弹应变阶段应变越小，进入延迟弹性变形的平台应变阶段越早。在疲劳/蠕变复合作用下聚苯乙烯存在疲劳和蠕变的交互损伤，其断裂寿命比纯疲劳或纯蠕变的断裂寿命低。断裂寿命减小，疲劳/蠕变的交互损伤程度与温度密切相关，PS在较低温度的疲劳/蠕变交互损伤作用大于较高温度的交互损伤作用。随温度升高，疲劳/蠕变断裂寿命下降是疲劳和蠕变各自的单独损伤增加所致。     

建筑物隔振用板式橡胶支座的有限元分析

板式橡胶支座是建筑物底基隔振系统中的最重要构件之一,作者提出了一种仿真力学模型。作者用有限元方法对这种力学模型进行了分析,分析范围可包括高压缩载荷下发生大变形的情况。作者通过双轴向拉伸试验采用应变能密度函数对胶料的物理性能进行模拟测试。以运用有限元方法应变能密度函数计算出来的载荷变形关系与实验结果完全一致。根据板式橡胶支座中的模拟应力和应变分布情况,本文提出了在水平变形过程中支承垂直载荷的机理。     

E-44/EP-1环氧树脂胶黏剂在湿热与室温环境下蠕变试验及数值模拟

环氧树脂胶黏剂在长期载荷作用下产生蠕变变形,尤其是在湿热环境下蠕变现象更加明显,不利于工程实践的推广应用。本文采用CARE多功能拉伸试验机对湿热以及室温环境下的环氧树脂胶黏剂试件进行了5MPa、10MPa、15MPa和17.5MPa定载荷蠕变试验,对比了湿热与室温状态下胶体的蠕变行为。试验结果表明湿热环境对胶体蠕变性能影响显著,并且这种影响随着应力的增大而逐步扩大。同时利用ABAQUS有限元软件对不同状态下环氧树脂胶黏剂的蠕变行为进行了数值模拟,通过对比发现,模拟结果与试验结果吻合,为环氧树脂胶黏剂蠕变特性研究提供了一种有效的分析方式。     

全尾砂充填体蠕变性能试验及数值模拟研究

通过室内充填体试件单轴蠕变试验研究了充填体蠕变特性,采用Burgers模型对单轴蠕变试验结果进行了拟合。基于拟合结果利用FLAC~(3D)软件中的Burgers模型模拟研究了充填体三轴蠕变特性。结果表明:在单轴应力作用下,充填体表现出显著的蠕变特性,轴向应变随轴压的增加而增加。Burgers可以较好地描述不同加载应力时的充填体蠕变特性,拟合精度较高。单轴蠕变模拟结果与试验曲线吻合较好,三轴蠕变模拟结果表明围压对充填体蠕变特性影响显著,蠕变变形和应变速率随围压的增加而减小。     

煤体变形对CH4吸附/解吸特性的影响

煤体变形存在于煤层气开采的整个过程中,其对气体的吸附/解吸有着重要的影响,它们之间的关系更是影响到煤层气的产量。采用分子模拟软件Materials Studio(MS)对赵庄3#煤模型进行了不同应变下CH4的等温吸附分子模拟,根据模拟结果给出了煤体变形与CH4吸附/解吸量之间的关系式,并对此关系式进行了误差分析,结果表明此关系式能够满足工程要求。