一、非线性粘弹性本构关系及其应用（论文文献综述）
张飞[1]（2021）在《压缩荷载下沥青混合料粘弹塑性连续损伤本构模型的研究》文中进行了进一步梳理近年来由于交通量的增多以及超载现象加剧,路面病害也随之显现出来,一些新建的沥青路面甚至通车后不久就开始出现泛油、裂缝、龟裂、坑槽、车辙等病害,而路面结构力学响应分析是揭示路面病害机理并进行路面结构设计的核心,其中路面材料的力学参数及本构关系则是力学响应分析的基础。沥青混合料是由胶结料与集料组成的复合材料,它具有粘弹性材料的记忆特性,其力学性能与温度、荷载、加载速率都密切相关。准确分析沥青混合料粘弹塑性力学参数及本构关系是建立和发展更符合实际工作情况的路面设计理论的前提条件。以连续损伤力学为基础逐渐发展起来的沥青混合料粘弹塑性损伤力学本构模型,可同时考虑损伤状态下的粘弹性变形及粘塑性变形,现已成为研究沥青混合料的重要手段。尽管该模型在北美地区得到了逐步的推广,然而我国的路面结构形式及混合料类型与北美地区存在较大差异,因此进一步深入研究该模型在我国北方地区的实施和验证显得至关重要,尤其是针对内蒙古地区常用的基质、SBS及胶粉改性沥青混合料。本论文构建了压缩荷载下沥青混合料粘弹塑性连续损伤力学本构模型,该模型对分析路面变形规律、预测路面结构永久变形、预防和抑制路面损害等方面具有重要的潜在应用价值。论文主要开展了如下的研究工作:（1）针对基质、SBS和胶粉三种不同类型的沥青混合料的单轴压缩复数模量试验结果,以广义Sigmoidal模型为基础,根据近似Kramers-Kronig（K-K）关系分别构建了频域的动态模量与相位角、存储模量与损失模量、存储柔量与损失柔量的主曲线模型,在保证所有的主曲线模型都具有相同移位因子的前提下,获得了各粘弹性响应函数的主曲线,采用Black图和Wicket图进行主曲线的验证,结果表明在测试条件范围所有的主曲线都满足线性粘弹性理论。（2）在满足线性粘弹性的基础上,根据积分变换理论从存储模量主曲线模型推导了连续松弛谱模型,并由连续松弛谱的结果依据数值积分法获得了时域的松弛模量主曲线;由存储柔量主曲线模型推导了连续延迟谱模型,并由连续延迟谱的结果依据数值积分法获得了时域的蠕变柔量主曲线;此外,将连续谱方法获得的时域粘弹响应函数主曲线与基于Prony级数的离散谱方法获得的结果进行比较,结果表明,这两种方法都可以构建时域的粘弹响应函数主曲线。（3）基于不同温度、不同应变率下的单轴常应变率压缩试验,获得了不同应变水平的应力-缩减时间主曲线及移位因子结果,从而证明大应变下时间温度等效原理（TTSP）的有效性;构建了沥青混合料的强度主曲线和应变主曲线,利用该曲线可预测混合料在任意条件下的极限强度和应变;利用应力-缩减时间主曲线可预测其他条件下的应力-应变曲线,与实测应力-应变曲线相比,预测结果显示出较好的相关性。（4）根据应变分解原理,将总应变分解为粘弹性变形和粘塑性变形,基于不可逆过程热力学、功势理论,基于伪应变的弹性-粘弹性对应原理及大应变时间温度等效原理,构建了包含损伤的Shcapery非线性粘弹性模型用以表征粘弹性变形;从较低温度（5℃）下的单轴常应变率压缩结果获得损伤特性曲线,结合松弛模量及蠕变柔量结果即可标定粘弹性模型。基于简化的Perzyna粘塑性流变理论,构建了考虑应变硬化的Uzan粘塑性模型用以表征粘塑性变形;采用固定应力改变时间和固定时间改变应力两种模式下的重复加载蠕变恢复试验标定粘塑性模型。组合含损伤的Shcapery非线性粘弹性模型和Uzan粘塑性模型获得压缩荷载下的粘弹塑性损伤本构模型,与实测结果相比,粘弹塑性损伤本构模型的预测结果显示出良好的准确性。本文以三种沥青混合料在压缩荷载下的力学响应为基础,构建了粘弹塑性损伤本构模型,该模型可初步对沥青混合料的力学性能做进一步的研究。研究结果为进一步完善沥青路面结构设计理论提供参考,同时也为路面的养护和维修提供相关的依据。
孙羽键[2]（2021）在《旋转分数导数型粘弹性矩形板的振动特性分析》文中提出旋转矩形板在航空航天、机械工程等领域中有着广泛的应用,如发动机、涡轮机等大型设备。矩形板在定轴转动状态下由于受到离心力及工作环境的影响,产生的机械振动易对结构造成破坏,因此研究旋转矩形板的振动特性具有重要意义。本文对旋转分数导数型粘弹性矩形板进行了振动特性分析,主要工作如下:（1）推导了旋转分数导数型粘弹性矩形板的运动微分方程及边界条件。建立了旋转粘弹性矩形板的力学模型和惯性、旋转、局部三个坐标系,基于分数阶Kelvin-Voigt粘弹性材料的本构方程,得到了系统的动能、应变能、离心力势能及耗散能。利用Hamilton原理及Riemann-Liouville分数阶导数性质推导了旋转分数导数型粘弹性矩形板的横向运动微分方程及边界条件。（2）旋转粘弹性矩形板的振动特性分析。在粘性系数为0时,旋转分数导数型粘弹性矩形板的运动微分方程退化为旋转弹性矩形板的运动微分方程,采用微分求积法求解,将其结果与文献进行了对比,验证了微分求积法的有效性。当分数阶数为1时,分数阶导数将转化为整数阶导数,方程退化为旋转粘弹性矩形板的运动微分方程,讨论了各参数对无量纲复频率虚部的影响。结果表明:当无量纲角速度一定时,无量纲复频率虚部随着厚长比、安装角度、粘性系数的增大而减小,随着宽长比和径长比的增大而增大。（3）旋转分数导数型粘弹性矩形板的振动特性分析。采用微分求积法对运动微分方程及边界条件求解,得到了含有分数阶数的系统特征方程,讨论了分数阶数、粘性系数等参数对无量纲复频率虚部的影响。结果表明:当无量纲角速度一定时,无量纲复频率虚部随着分数阶数的增大而减小,随着厚长比、安装角度、粘性系数、宽长比和径长比的变化趋势与（2）中结论一致,各参数的改变对第三阶无量纲复频率虚部的影响大于其对第一阶的影响。在相同参数条件下,整数阶导数描述的无量纲复频率虚部低于分数阶导数描述的无量纲复频率虚部。
安曌[3]（2021）在《热固性树脂材料准静态拉伸本构模型与实验研究》文中指出树脂矿物复合材料（Resin Mineral Composite,简称RMC）用树脂材料作为基体,将破裂后的尺寸较小的石材或者天然的卵石作为基本骨架,然后加入一些其他组分,如纤维（增强成份）、增韧剂、粉煤灰（消泡剂）等组分,对其进行增韧增强而形成的一种多相复合材料。树脂矿物复合材料具有高强度、高刚度,同时设计加工方便、不容易腐蚀、材料化学稳定性好和能够大面积成型的显着优点,是制造高端机床床身的优异材料。树脂系统是树脂矿物复合材料的基体,主要起着粘结各组成成分的作用。树脂材料本身具有密度低、比强度高、耐腐蚀及优异的粘弹性性能、较大的阻尼等优点,在由RMC制成的机床振动中吸收了大多数的能量,有效的减小了振动。可见树脂系统在RMC减振方面的重要作用。本文将研究树脂系统的基本组成成分环氧树脂（E51）与固化剂（593固化剂）的质量比例关系,以抗压强度为指标,确定出最优的环氧树脂与固化剂比例。本文分别对环氧树脂:固化剂=3:1、3.3:1、3.5:1、3.7:1、4:1（质量比）的树脂材料进行速率2 mm/s的准静态拉伸试验,得到各个比例下的抗拉强度,确定出最优树脂与固化剂比例。并对试验得到的应力-应变试验曲线进行详细分析。在最优比例确定的情况下,对最优比例下的树脂材料分别进行应变率为0.000667 s-1、0.003333 s-1、0.005333 s-1的3组不同应变率下的拉伸试验。通过比较不同应变率下的拉伸应力-应变曲线及拉伸断裂截面形貌特征,得出在不同应变率下树脂材料的粘弹性行为的变化规律。随后采用广义ZWT本构模型（即一个非线性弹簧并联n个Maxwell体的本构模型）对3组不同应变率下的拉伸应力-应变曲线进行拟合,这里n分别取为1、2、3、4,由拟合效果看,当n=4时,拟合效果最好。最终确定n=4。同时得到n=4时的各个本构参数的具体值。将一维广义ZWT本构模型推广到三维形式和三维增量形式。将本构方程推导过程的三维增量形式写入MATLAB程序,将确定的一维本构参数代入MATLAB程序进行拟合和修正,得到三维本构参数的具体值。然后,将三维本构的增量形式写成ABAQUS UMAT子程序,并在ABAQUS软件中进行了三组不同应变率下的拉伸实验模拟。对不同应变率下树脂试件的拉伸应力云图特征进行了分析。
林韩祥[4]（2021）在《深部隧洞不同含水率岩石蠕变性质研究及其工程应用》文中研究说明改革开放以来,我国经济驶入飞速发展的快车道。我国的基础设施建设、工程施工技术也迎来了空前发展的黄金期。水利水电、交通运输、矿产能源开发和核废料处置等地下工程已进入千米以上深度并有向更深岩层发展之趋势。伴随着地下工程开挖深度的大幅增加,复杂的地质赋存环境和岩层性质致使深部隧洞易产生突水、突泥、塌方、冒顶等一系列灾害事故。此外,地下工程的施工开挖过程会对围岩造成扰动并使地下水的渗流路径大大增加,最终造成围岩含水状态发生改变。含水率是影响深部岩体时效变形特性的重要因素之一。为了揭示含水率对具有流变特性的深部软弱围岩力学机制的影响,本文以滇中引水香炉山隧洞工程为研究背景,通过蠕变试验、理论分析和数值模拟等方法系统研究了含水率对深部隧洞泥质粉砂岩蠕变力特性的影响规律,在此基础上建立了考虑含水率影响的非线性粘弹塑性模型（NVEPW模型）,还进一步依托FLAC3D平台编制了非线性流变计算程序。最终,通过数值计算获得了对工程具有指导意义的建议和结论。本文主要研究成果如下:（1）针对香炉山隧洞泥质粉砂岩开展了弹性波波速测试试验、含水率测试试验、单轴三轴压缩试验等室内物理力学试验,得到了泥质粉砂岩的基本物理力学参数和水理性参数。以三轴压缩试验的结果为基础,进行了不同含水率下泥质粉砂岩分级加载三轴蠕变试验并获得了蠕变曲线。通过对泥质粉砂岩蠕变应变、蠕变速率、长期强度和蠕变破坏形态的系统分析,总结了含水率对泥质粉砂岩蠕变力学特性的影响规律。（2）以不同含水率下泥质粉砂岩蠕变试验结果为基础进行蠕变模型辨识:为表征含水率对泥质粉砂岩蠕变力学特性的影响规律,引入开关元件和随含水率变化的粘弹性模量对Burgers模型进行修正;为表征随含水率增大泥质粉砂岩加速蠕变阶段“脆-延”转化特性,在修正Burgers模型的基础上串联一个非线性粘塑性体。最终得到了考虑含水率影响的非线性粘弹塑性模型（NVEPW模型）,该模型能够有效反映不同含水状态下泥质粉砂岩的减速、等速和加速蠕变特性。（3）对（2）中提出的NVEPW模型的本构方程、蠕变方程、松弛方程进行了详细的数学推导,还进一步导出了三维应力状态下的蠕变方程和中心差分格式。以FLAC3D二次开发接口为基础,在Visual Studio 2010开发平台编制了 userNVEPW模型的动态链接库文件,通过算例验证了 NVEPW模型计算程序的可靠性。（4）依托滇中引水香炉山隧洞典型洞段建立了数值计算模型,对模型开展了施工开挖过程的流变数值计算,获得了不同含水率下隧洞围岩蠕变、应力和塑性区的时效变化规律,提出了对工程施工安全具有指导意义的建议和研究结论。
魏建宝[5]（2021）在《基于ANSYS的船用复合涂层热匹配性能的研究与分析》文中研究指明舰船设备表面应用的涂层材料是对舰船结构以及设备表面进行免遭各种工况破坏的有效手段,不同船舶设备的所使用的涂料根据实际应用的要求也是不同的。被应用于船舶的基体钢板上的涂层材料通常称之为基体钢板防滑涂层,由于舰船基体钢板经常受到冲击,碾压、摩擦等破坏,复合涂层需具备抗冲击抗碾压抗腐蚀等性能。本课题针对舰船行驶的区域不同如南北极的极寒、赤道的极热环境,考察复合涂层在极寒、极热条件下与基体钢板基体的匹配适应性能。首先,通过查阅国内外有关船舶基体钢板应用复合涂层的相关知识,了解了当前的船舶防滑涂层材料的应用情况,特别是针对基体钢板上的复合涂层实际应用的现状来看,各个国家对于研制出能够抵抗恶劣天气以及极端温度的复合涂层的渴望变得越来越迫切,设计研究适用于复合涂层环境适应性分析对加速复合涂层的升级更新迫在眉睫。其次,本研究的涂层材料是一种以环氧树脂为基底的高性能复合涂层材料,通过对该涂层材料进行了一系列的力学性能试验发现该材料是一种非线性粘弹性材料。通过非线性粘弹性材料的理论分析,基于复合涂层的单轴压缩、双轴压缩、面内剪切、应力松弛蠕变试验建立复合涂层非线性粘弹性本构模型,并通过单轴压缩和剪试验数据连接曲线与本构关系的理论曲线进行对比验证,为后续的分析研究提供材料参数要求。再次,从热分析理论的控制方程、定解条件进行理论分析,推导出复合涂层的应力计算方程;采用激光测量法对复合涂层进行热导率、热传导系数、比热容的实验测量,基于材料的导热性能设置环境温差,按第三种边界条件确定复合涂层与基体的对流换热的条件。从次,基于复合涂层的非线性粘弹性本构模型和导热系数测试,对复合涂层与钢板基体进行极热和极寒两种工况下的热匹配性能仿真分析,通过极热和极寒两种极端温度下复合涂层及基体钢板的瞬态热分析,得到复合涂层与钢板基体的变形、应力及应变分布,基于Tsai-Wu失效准则考察复合涂层和钢板基体的失效状态,确定复合涂层具有一定的抗热与抗寒特性。最后,在极热、极寒工况下对复合涂层在考虑裂纹扩展的情形下进行有限元仿真模拟分析,进一步考察了温度条件、裂纹位置、裂纹尺寸等因素对复合涂层表面裂纹在实际应用下的扩展趋势。通过仿真分析考察了复合涂层在极寒、极热条件下与基体钢板基体的匹配适应性能,通过分析研究对复合涂层的环境性能分析及后续的升级换代具有一定的理论指导意义。
王士欣[6]（2020）在《围压环境对N15固体推进剂力学性能的影响研究》文中认为为满足当前战略战术武器及商业航天运载火箭等系统的动力推进装置所采用固体火箭发动机的大推力需求,N15固体推进剂因具有高比冲、低特征信号、性能稳定等优点逐渐得到了广泛的应用和发展。目前发动机在设计时装药结构满足指标需求,点火工作时却因内部结构遭到破坏导致发射失败甚至发生爆炸这一难题困扰着研发人员。N15推进剂在点火工作时处于高温高压环境中,然而目前在装药结构完整性研究中,鲜有考虑环境压力对于N15推进剂力学性能的影响,相关研究结果并不能真实反映出推进剂在工作压力下的力学特征。因此为探究N15固体推进剂在压力环境下的力学行为规律,完善推进剂在围压环境下的装药结构完整性研究,本文通过理论推导和试验分析,开展了围压环境对N15固体推进剂力学性能的影响研究,旨在研究环境压力对N15推进剂力学行为的影响规律,揭示压力环境对N15推进剂力学行为的影响机理,进而建立能够描述N15推进剂受压力影响的含损伤本构模型,具体研究内容如下:（1）粘弹性材料含损伤本构模型研究。基于连续介质力学和不可逆热力学理论,介绍了粘弹性材料的力学特性,简述了描述粘弹性材料应力应变关系的积分型和微分型本构模型,通过损伤力学引入了内部状态变量来描述损伤演化过程,依据Schapery提出的潜在势能理论,建立了双重能量密度函数,推导出了弹性体含损伤的本构模型及其损伤演化规律,引入了伪变量理论,采用了弹性—粘弹性对应原理,将在弹性介质的功势理论中推导出的方程推广至粘弹性介质中,将粘弹性材料的应力应变关系简化为与弹性材料相类似的本构方程,借鉴弹性材料含损伤的本构模型推导过程,推导出了适用于围压环境下的粘弹性材料的含损伤本构模型。（2）粘弹性材料围压试验系统的设计及校核。针对N15推进剂在围压环境下力学特性的测试需求,借鉴了石油、黏土、煤体等材料的围压环境试验装置,依据围压试验系统的功能要求及设计指标,提出了围压试验系统总体方案,选取了合适的供压零件组装成供压装置,采用压力容器的设计标准,进行了围压装置各零部件设计及强度校核,并对重点部位运用ABAQUS软件进行了不同工况下的结构仿真分析,根据仿真结果优化结构设计,采用了恰当的密封结构,以电子万能试验机为加载装置,搭建了氮气围压试验系统,并通过了性能测试。（3）围压环境下N15推进剂力学特性试验及影响规律研究。进行了室温大气压下的N15推进剂松弛试验,获取了Prony级数形式的松弛模量;利用ABAQUS软件进行了点火压力下的药柱数值仿真,获取了药柱变形特征,结合推进剂的拉压不对称性,确定了药柱在点火压力下更易受损的部位;进行了N15推进剂在围压环境下的单轴拉伸试验,得到了不同工况下的应力应变响应,获取了材料各力学性能参数,采用无重复双因素方差分析法,分析了环境压力、应变率与材料各参数之间的相关性;引入了压力敏感指数n,并改进了Eyring模型,能够描述材料力学性能参数与环境压力、应变率双因素之间的演化规律;采用扫描电镜技术,拍摄了不同工况下试件被拉断后的断面形貌图,从细观结构上解释了环境压力对于推进剂具有强化效果的机理。（4）N15推进剂含损伤粘弹性本构模型的建立及验证。建立了N15推进剂考虑压力影响的含损伤粘弹性非线性本构模型,根据围压环境下推进剂单轴拉伸试验结果,拟合出了一维粘弹性本构模型的损伤函数以及表征损伤模型的各参数与环境压力之间的函数关系,根据获取的模型参数,计算出了不同工况条件下的力学响应,并与试验结果进行对比,检验了模型的准确度。通过本文的研究,获取了围压环境对N15推进剂力学性能的影响规律,建立了N15推进剂受压力影响的含损伤粘弹性本构模型,为环境压力下固体推进剂力学性能研究奠定了基础,为考虑压力影响的粘弹性本构模型研究提供了参考,为固体火箭发动机装药结构完整性研究奠定了理论基础。
康洪[7]（2019）在《Fe-Mn基制内齿圈NGW型行星减速器减振性能研究》文中认为行星齿轮传动由于结构复杂且同时啮合齿轮对数较多,由此带来的振动冲击也较大,进而影响机械设备的运转性能及其寿命,对行星减速器的减振方法研究已然成为当下的研究热点。本文在国家科技支撑项目“大型矿山、起重传动装置轻量化及降噪关键技术研究（编号:2013BAF01B05）”等的资助下,以NGW11行星减速器为研究对象,开展了Fe-Mn阻尼合金和40Cr两种内齿轮材料的行星减速器振动特性研究,为行星减速器的减振降噪提供一种新途径。介绍了内耗与阻尼的基本概念,提出了四种衡量阻尼合金材料阻尼性能的指标;推导了四种基本线性粘弹性本构模型,构建了阻尼合金材料的加载卸载本构方程,采用张量理论推导至三维状态,然后写成时间增量步长形式,为编写材料子程序奠定基础。采用Fortran语言编写阻尼合金自定义材料子程序,并嵌入到LS-DYNA动力学分析软件中;利用各向同性线弹性材料验证了LS-DYNA数值化仿真的可能性;用编译完成的材料子程序生成新的LS-DYNA.exe求解器,完成了Fe-Mn阻尼合金材料的数值仿真分析,提取节点的应力应变曲线,与对应测点实验所得应力应变曲线对比,验证了该本构方程能正确描述阻尼合金材料的力学特性以及自定义材料子程序的正确性。对Fe-Mn阻尼合金的行星减速器进行瞬态动力学分析,得到箱体及齿轮系的应力分布;提取箱体表面典型节点的振动加速度,得到各测点的振动加速度时域图与频域图,进一步分析计算得到了箱体上8个测点的振动加速度有效值。通过有限元理论模态和实验模态分析结果对比,验证了行星减速器有限元模型的正确性;在机械振动实验台架上完成了40Cr材料减速器的振动实验,获得了各测点的振动加速度时域图以及齿轮箱的振动特性;将实验得到的加速度有效值与仿真得到的结果对比,在工程允许最大误差范围内,有效验证了齿轮箱瞬态动力学分析的准确性。在不同工况下,对比了两种内齿圈材料的齿轮箱瞬态动力学仿真结果,结果得出在两种工况下含Fe-Mn阻尼合金材料的行星减速器箱体上不同测点的振动都有一定程度降低,其加速度有效值最大降低了19.04%。
马伟华[8]（2018）在《高过载下固体推进剂装药结构完整性试验与仿真分析》文中提出炮射导弹、增程炮弹、末段修正迫击炮弹等新型弹药广泛采用了固体火箭发动机作为动力装置。这类弹药在发射瞬间的轴向过载高达5 000 g～15 000 g,对固体火箭发动机及其推进剂装药的结构完整性和安全性提出了挑战。因此,本文针对高过载环境开展了固体推进剂装药动态响应测试、动态力学性能测量、结构完整性和安全性分析等研究工作,旨在为这类发动机的设计和评估提供理论和试验支持。全文的工作主要包括以下几个方面:（1）设计了炮射试验方案,以火炮发射测试弹的方式复现高过载环境,测试弹由制式弹壳改造而成,内部安装固体推进剂装药和弹载测试系统。所设计的弹载测试系统实现了对高过载下装药顶端面轴向位移、装药外侧面对药壳的接触应力和过载时间曲线的测量。基于该试验方案,开展了HTPB推进剂和CMDB推进剂模拟药柱的炮射试验。试验验证了测试弹回收方案的可行性,成功地回收了测试弹并获得了测试数据。试验中最高轴向过载达到了8 102 g,成功测试了装药顶端面的轴向位移和装药对壳体的接触应力。（2）针对目前过载载荷下装药结构完整性分析大多采用静态本构参数的情况,本文采用材料万能试验机、高速液压伺服试验机和分离式霍普金森压杆（SHPB）装置对HTPB和CMDB推进剂开展了单轴压缩试验,获得了其静、动态力学性能数据。通过数据对比,证明了采用动态力学性能数据的必要性。针对HTPB推进剂,建立了基于Prony级数表示的松弛模量的本构方程。针对CMDB推进剂,采用了Schapery非线性粘弹性本构模型表征其动态力学性能,并改进了其软化函数的方程形式。建立了基于推进剂动态本构模型和非线性有限元理论的有限元分析模型,对固体推进剂的炮射过程进行了仿真分析。（3）采用有限元方法依次对炮射过载下HTPB装药的力学响应和高初温50°C发射条件下炮射导弹固体火箭发动机的热安全性进行了分析。在所研究的HTPB装药炮射过程中,装药的变形过程可以分为膨胀段、内孔收缩段和恢复段三个阶段。装药的应力应变分布随炮射过程可以分为分层段、r型段和应力集中段三个阶段。r型段中存在着由于装药与壳体的接触而产生的r型高应力区域。基于CMDB推进剂的Schapery本构模型,分析了某高初温发射条件下的炮射导弹固体火箭发动机的热安全性,得到了该发动机解体失效的原因。参考固体推进剂摩擦感度试验,提出了一种装药在摩擦作用下热安全性的评价方法,并研究了装药与壳体间缝隙宽度对装药的热安全性的影响。
马浩[9]（2017）在《复合固体推进剂动态粘弹性本构模型及其应用研究》文中指出固体火箭发动机在其全寿命周期内承受的振动、冲击等动态载荷,会影响甚至破坏药柱的结构完整性。如何准确表征复合固体推进剂在实际工况载荷下的力学行为,建立合理而准确的动态粘弹性本构模型并实现其工程应用,是发动机研发和使用部门长期关注的课题。本文以复合固体推进剂为研究对象,建立了含“脱湿”率相关非线性粘弹性本构模型,研究了其数值实现方法并将其应用于结构完整性分析。主要研究内容如下:研究了温度和应变速率对推进剂力学性能特别是“脱湿”特性的影响。开展了复杂载荷下复合固体推进剂的力学性能试验研究,分别进行了不同温度环境下,推进剂单轴定速及快慢组合拉伸试验,研究了温度、拉伸速率、“转换应变”对推进剂极限力学性能和“脱湿”损伤行为的影响。基于二阶差分,提出了一种新的“脱湿点”量化确定方法。建立了考虑“脱湿”的推进剂率相关非线性粘弹性本构模型。将朱-王-唐模型应用在复合固体推进剂上,结合推进剂力学性能试验结果,在应变率相关模型的基础上,通过添加“脱湿”因子项,模拟推进剂的“脱湿”损伤,最终形成考虑“脱湿”的推进剂率相关粘弹性本构模型。通过固定应变率推进剂拉伸试验,获取本构模型系数,并利用其他应变率下的应力-应变曲线对本构模型进行验证。研究了含“脱湿”率相关粘弹性本构的有限元实现方法。在新型含“脱湿”的推进剂率相关非线性粘弹性本构方程的基础上,采用数值方法对其进行分析,获得本构方程的增量格式,并基于商业有限元软件的二次开发技术,编写相应的UMAT材料用户子程序,最后通过对推进剂单轴定速拉伸试验的三维仿真分析,对编写的UMAT子程序进行验证。研究了增压速率、“脱湿点”伸长率对药柱结构响应的影响。针对动态载荷下发动机药柱精细结构完整性分析的需求,在新型考虑“脱湿”的推进剂率相关粘弹性本构模型和编写的UMAT子程序的基础上,利用商业有限元软件平台,对实际发动机点火增压工况进行了模拟分析。研究了燃气内压增长速率和推进剂“脱湿点”伸长率对药柱结构完整性的影响。本文的研究成果为开展固体火箭发动机动态精细结构完整性分析工作提供了理论基础和技术手段,具有重要的理论和工程价值。
胡少青[10]（2016）在《NEPE推进剂的粘—超弹本构模型及其应用研究》文中提出对火箭武器的远程化、轻型化要求,使得高能固体推进剂得到广泛的应用。其中NEPE固体推进剂,即硝酸酯增塑的聚醚聚氨酯（Nitrate Ester Plasticized Polyether）推进剂,由于其力学性能优良、密度较大以及比冲高等优点是最具有发展潜力的一类固体推进剂,也代表了近期固体推进剂发展的方向。为了更好的将这一新型推进剂应用于固体火箭发动机,需对其力学性能开展研究,并在此基础上建立相应的数学模型,以期解决NEPE推进剂的装药结构完整性问题。然而复杂的微观结构导致了 NEPE推进剂力学性能的复杂性,给推进剂的力学性能研究带来难度。因此,本文开展了 NEPE推进剂的宏观力学性能研究,主要包括以下内容:（1）进行了 NEPE推进剂力学性能的实验研究。通过低温、高温、常温时不同应变率下的NEPE推进剂单轴拉伸实验,得到NEPE推进剂的力学性能具有明显的率相关性与温度相关性,NEPE推进剂的屈服应力、初始模量、断裂应力均与应变率的对数呈线性关系,但材料的屈服应变和断裂应变与应变率没有明显的率相关性;松弛实验结果表明NEPE推进剂有明显的应力松弛现象,并用孟-Sorvari法获取了 Prony级数形式的松弛模量;多步松弛实验获取的平衡应力在变形较大时与极慢速拉伸结果有明显差异,是由于同等应变下的多步松弛实验造成的损伤大于极慢速拉伸试验造成的损伤所导致的;分别用过应力和应力比表征多步松弛实验的松弛特性,过应力随着应变先增加而后趋于平稳,而不同应变下的应力比没有统计学上的明显差异;可以推断损伤会引起平衡应力的变化,并不能引起松弛的时间特性的变化;在加载-卸载试验中材料表现出明显的Mullins效应,呈现出应力软化及明显的瞬时残余应变等现象。（2）基于本构模型的基本理论,建立了含体积膨胀损伤的粘-超弹本构模型。首先利用唯象学理论提出了一种粘-超弹本构模型,但由于模型不含损伤参量,不能较好的描述材料在有限变形下的力学性能;而后,利用热力学原理提出一种基于自由能理论的粘-超弹本构模型,通过分析材料的损伤及内部破坏形式,提出了一种含材料体积膨胀的损伤函数并应用到本构模型中,这种含损伤的粘-超弹本构模型能够准确预测材料单轴等速率拉伸及材料变速率拉伸-松弛过程的力学性能,满足工程应用的需求。（3）开展了 NEPE推进剂粘-超弹本构模型的数值计算方法研究。基于Abaqus有限元软件,编写了 UMAT子程序,并应用子程序对单轴拉伸及变速率拉伸进行仿真,数值仿真结果与实验结果吻合较好,说明本文提出的本构模型及其有限元计算方法是正确有效的。（4）开展了 NEPE推进剂粘-超弹本构模型的数值应用相关研究工作。仿真结果能够准确反映简单结构件的应力集中及应变集中现象,同时仿真得到的结构件在拉伸方向的反力与实验所得到的吻合较好;在切口件的实验及仿真结果均反映出切口件的应力集中系数对切口件的强度有显着影响,表明NEPE推进剂为切口敏感性材料;对不同星孔参数NEPE推进剂装药进行数值仿真分析,数值仿真结果能够反映出星孔装药在内压作用下的力学响应,得到了星孔装药结构强度随星孔参数变化的规律。研究结果表明,本文所建立的本构模型及其数值计算方法,能够准确描述NEPE推进剂的力学性能,并且能够有效应用于NEPE推进剂装药结构强度的数值计算,为含NEPE推进剂装药的发动机结构强度分析提供理论依据。
二、非线性粘弹性本构关系及其应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、非线性粘弹性本构关系及其应用（论文提纲范文）
（1）压缩荷载下沥青混合料粘弹塑性连续损伤本构模型的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 线性粘弹性本构模型的研究现状 |
| 1.2.2 非线性粘弹性本构模型研究现状 |
| 1.2.3 粘塑性本构模型的研究现状 |
| 1.2.4 粘弹塑性本构模型的研究现状 |
| 1.2.5 粘弹塑性损伤本构模型的研究现状 |
| 1.3 主要研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第二章 试验原材料及配合比设计 |
| 2.1 沥青混合料的原材料 |
| 2.1.1 沥青结合料 |
| 2.1.2 矿质集料 |
| 2.2 沥青混合料的配合比设计 |
| 2.2.1 矿料组成设计 |
| 2.2.2 最佳沥青用量确定 |
| 2.2.3 配合比验证 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于线性粘弹性理论的沥青混合料研究 |
| 3.1 线性粘弹性理论基础 |
| 3.1.1 时间温度等效原理 |
| 3.1.2 Kramers-Kronig关系 |
| 3.2 线性粘弹性的试验研究方法 |
| 3.3 基于频域的线性粘弹性主曲线研究 |
| 3.3.1 动态模量及相位角主曲线 |
| 3.3.2 存储模量及损失模量主曲线 |
| 3.3.3 存储柔量及损失柔量主曲线 |
| 3.4 基于时域的线性粘弹性主曲线研究 |
| 3.4.1 沥青混合料的离散时间谱 |
| 3.4.2 沥青混合料的连续时间谱 |
| 3.4.3 沥青混合料的离散及连续时间谱的比较 |
| 3.4.4 松弛模量主曲线 |
| 3.4.5 蠕变模量主曲线 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 研究大应变下的时间温度等效原理 |
| 4.1 大应变下时间温度等效原理的理论基础 |
| 4.2 单轴常应变率压缩试验 |
| 4.2.1 试验设备及其方法 |
| 4.2.2 试验结果与分析 |
| 4.3 大应变下时间温度等效原理的验证 |
| 4.3.1 验证方法及过程 |
| 4.3.2 验证结果及分析 |
| 4.4 大应变下时间温度等效原理的应用 |
| 4.4.1 强度主曲线及其相应的应变主曲线 |
| 4.4.2 预测单轴常应变率压缩试验的应力-应变曲线 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 沥青混合料粘弹塑性损伤本构模型 |
| 5.1 粘塑性模型及粘弹性损伤本构模型的理论基础 |
| 5.1.1 粘塑性模型的理论基础 |
| 5.1.2 粘弹性损伤模型的理论基础 |
| 5.2 粘塑性模型的标定 |
| 5.2.1 重复加载蠕变恢复试验的测试结果 |
| 5.2.2 粘塑性模型的标定方法及过程 |
| 5.2.3 粘塑性模型的验证结果 |
| 5.3 粘弹性损伤模型的标定 |
| 5.4 粘弹塑性损伤本构模型的构建及验证 |
| 5.4.1 粘弹塑性损伤本构模型的构建 |
| 5.4.2 粘弹塑性损伤本构模型的验证 |
| 5.4.3 粘弹塑性损伤本构模型的应用 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文及取得的科研成果 |
| 个人简历 |
（2）旋转分数导数型粘弹性矩形板的振动特性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 粘弹性材料的研究现状 |
| 1.2.2 分数阶导数的研究现状 |
| 1.2.3 旋转矩形板的研究现状 |
| 1.2.4 微分求积法的研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 2 旋转分数导数型粘弹性矩形板的运动微分方程 |
| 2.1 粘弹性材料模型 |
| 2.1.1 基本元件 |
| 2.1.2 粘弹性模型 |
| 2.1.3 分数导数型粘弹性模型 |
| 2.2 分数阶导数定义及本构关系 |
| 2.2.1 Gamma函数 |
| 2.2.2 Riemann-Liouville分数阶导数的定义及性质 |
| 2.2.3 分数导数型三维粘弹性本构关系 |
| 2.3 旋转分数导数型粘弹性矩形板的力学模型 |
| 2.4 系统的能量表达式 |
| 2.4.1 旋转分数导数型粘弹性矩形板的动能 |
| 2.4.2 旋转分数导数型粘弹性矩形板的应变能 |
| 2.4.3 旋转分数导数型粘弹性矩形板离心力的势能 |
| 2.4.4 旋转分数导数型粘弹性矩形板的耗散能 |
| 2.5 旋转分数导数型粘弹性矩形板的运动微分方程 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 旋转粘弹性矩形板的振动特性分析 |
| 3.1 微分求积法 |
| 3.1.1 微分求积法 |
| 3.1.2 权系数确定 |
| 3.1.3 节点分布 |
| 3.1.4 边界处理 |
| 3.2 旋转弹性板的固有频率数值的计算 |
| 3.2.1 旋转弹性板的运动微分方程 |
| 3.2.2 方程离散化 |
| 3.2.3 数值计算 |
| 3.3 旋转粘弹性矩形板的振动分析 |
| 3.3.1 旋转粘弹性矩形板的运动微分方程 |
| 3.3.2 结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 旋转分数导数型粘弹性矩形板的振动特性分析 |
| 4.1 旋转分数导数型粘弹性矩形板的运动微分方程 |
| 4.2 结果分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要研究成果 |
（3）热固性树脂材料准静态拉伸本构模型与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 机床用树脂矿物复合材料研究现状 |
| 1.3 树脂矿物复合材料机床床身研究现状 |
| 1.4 环氧树脂材料研究现状 |
| 1.5 环氧树脂材料本构模型研究现状 |
| 1.6 论文主要研究内容 |
| 第2章 环氧树脂、固化剂在不同比例下的准静态拉伸试验 |
| 2.1 拉伸试验前期准备工作 |
| 2.1.1 树脂材料拉伸模具的制作 |
| 2.1.2 准静态拉伸夹头的制作 |
| 2.2 树脂材料拉伸试件的制作 |
| 2.3 树脂材料准静态拉伸试验 |
| 2.4 拉伸试验数据的处理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 树脂材料本构模型的建立与参数识别 |
| 3.1 基于流变学的粘弹性理论 |
| 3.2 蚁群算法拟合 |
| 3.3 最优质量比的树脂材料性能 |
| 3.3.1 最优质量比的树脂材料的三组不同应变率下的试验分析 |
| 3.3.2 不同拉伸应变率下的断裂截面形貌 |
| 3.4 树脂材料本构模型的构建与拟合 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 ABAQUS及其用户子程序接口 |
| 4.1 有限元基本思路及求解方法 |
| 4.2 ABAQUS/Standard中非线性问题的处理 |
| 4.2.1 非线性问题 |
| 4.2.2 Newton-Raphson法 |
| 4.3 ABAQUS用户材料子程序接口UMAT |
| 4.3.1 UMAT子程序介绍 |
| 4.3.2 UMAT子程序调用过程 |
| 4.3.3 UMAT子程序调试过程 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 三维本构方程修正与有限元仿真 |
| 5.1 一维本构模型扩展为三维形式 |
| 5.2 三维本构方程的增量形式 |
| 5.3 MATLAB修正拉伸方向三维本构方程参数 |
| 5.4 有限元分析及UMAT子程序的验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A ZWT UMAT子程序 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（4）深部隧洞不同含水率岩石蠕变性质研究及其工程应用（论文提纲范文）
| 符号说明 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 地下工程流变试验 |
| 1.2.2 地下工程流变理论 |
| 1.2.3 地下工程流变数值分析 |
| 1.2.4 水对岩石力学及蠕变性质的影响 |
| 1.3 研究内容、创新点和技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 创新点 |
| 1.3.3 技术路线 |
| 第2章 不同含水率泥质粉砂岩的蠕变力学试验 |
| 2.1 泥质粉砂岩基本物理力学试验 |
| 2.1.1 岩性特征与试件制取 |
| 2.1.2 弹性波波速测试 |
| 2.1.3 含水率测试 |
| 2.1.4 三轴压缩试验 |
| 2.2 不同含水率泥质粉砂岩蠕变试验 |
| 2.2.1 蠕变试验方案 |
| 2.2.2 泥质粉砂岩蠕变试验曲线 |
| 2.2.3 含水率对泥质粉砂岩蠕变应变的影响 |
| 2.2.4 含水率对泥质粉砂岩蠕变速率的影响 |
| 2.2.5 含水率对泥质粉砂岩长期强度的影响 |
| 2.2.6 不同含水率泥质粉砂岩蠕变破坏形态分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 考虑含水率影响的非线性粘弹塑性模型 |
| 3.1 蠕变模型辨识 |
| 3.2 NVEPW模型的本构方程 |
| 3.2.1 NVEPW模型的一维蠕变方程 |
| 3.2.2 NVEPW模型蠕变指数对加速蠕变特性的影响 |
| 3.2.3 NVEPW模型的松弛方程 |
| 3.2.4 NVEPW模型的三维蠕变方程 |
| 3.3 蠕变力学参数反演 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 考虑含水率影响的非线性粘弹塑性模型计算程序 |
| 4.1 非线性流变程序编制原理 |
| 4.2 流变计算程序的开发流程 |
| 4.3 计算程序算例验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 工程应用 |
| 5.1 工程概况 |
| 5.2 数值计算模型 |
| 5.2.1 计算范围与网格剖分 |
| 5.2.2 本构模型和边界条件 |
| 5.2.3 数值模拟工况 |
| 5.3 数值模拟计算结果分析 |
| 5.3.1 不同含水率下围岩位移场时效变化规律 |
| 5.3.2 不同含水率下围岩应力场时效变化规律 |
| 5.3.3 不同含水率下围岩塑性区时效变化规律 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间参与的项目以及研究成果 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（5）基于ANSYS的船用复合涂层热匹配性能的研究与分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 2 复合涂层非线性粘弹性本构模型的建立 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 复合涂层材料的非线性粘弹性本构关系 |
| 2.3 松弛模量与蠕变柔量 |
| 2.4 考虑损伤的非线性粘弹性本构关系 |
| 2.5 复合涂层材料的力学性能试验 |
| 2.5.1 前言 |
| 2.5.2 复合涂层的单轴压缩试验 |
| 2.5.3 复合涂层的双轴压缩试验 |
| 2.5.4 复合涂层的面内剪切试验 |
| 2.5.5 复合涂层的应力松弛试验 |
| 2.6 复合涂层非线性粘弹性本构模型的建立 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 复合涂层及基体钢板的温度场和应力场计算理论 |
| 3.1 复合涂层及基体钢板温度场计算理论 |
| 3.1.1 温度场 |
| 3.1.2 热传递方式 |
| 3.1.3 温度面和温度梯度 |
| 3.1.4 控制方程 |
| 3.1.5 定解条件 |
| 3.2 复合涂层及基体钢板的应力计算理论 |
| 3.2.1 应变增量 |
| 3.2.2 应力场的有限元求解 |
| 3.3 复合涂层材料及基体钢板的导热试验 |
| 3.3.1 导热实验原理 |
| 3.3.2 试验参数 |
| 3.3.3 试验结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 复合涂层及基体钢板的热匹配性能有限元分析 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 复合材料的力学分析方法 |
| 4.3 复合涂层与基体钢板模型的建立及网格划分 |
| 4.3.1 模型建立 |
| 4.3.2 网格划分 |
| 4.4 复合涂层材料的铺层设置 |
| 4.5 极热工况下复合涂层及基地钢板的瞬态热分析 |
| 4.5.1 极热工况条件分析 |
| 4.5.2 工况边界条件设置 |
| 4.5.3 参数分析设置 |
| 4.5.4 温度场及热通量结果分析 |
| 4.6 复合涂层及基体钢板的应变与应力分析 |
| 4.6.1 工况边界条件设置 |
| 4.6.2 分析参数设置 |
| 4.6.3 复合涂层及基体钢板的变形结果分析 |
| 4.6.4 复合涂层及基体钢板的应变结果分析 |
| 4.6.5 复合涂层及基体钢板应力结果分析 |
| 4.7 极寒工况下的复合涂层及基体钢板的瞬态热分析 |
| 4.7.1 工况分析 |
| 4.7.2 工况边界条件设置 |
| 4.7.3 参数分析设置 |
| 4.7.4 复合涂层及基体钢板的温度场分析 |
| 4.7.5 复合涂层及基体钢板的热通量分析 |
| 4.8 复合涂层及基体钢板的应变与应力结果分析 |
| 4.8.1 分析参数设置 |
| 4.8.2 复合涂层及基体钢板的变形结果分析 |
| 4.8.3 复合涂层及基体钢板的应变结果分析 |
| 4.8.4 复合涂层及基体钢板应力结果分析 |
| 4.9 基于Tsai-Wu准则的复合涂层失效分析 |
| 4.9.1 失效参数设置 |
| 4.9.2 复合涂层及基体钢板的失效结果分析 |
| 4.10 本章小结 |
| 5 考虑裂纹扩展的复合涂层热性能分析 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 断裂力学理论 |
| 5.2.1 裂纹模型 |
| 5.2.2 能量准则 |
| 5.2.3 应力强度因子 |
| 5.2.4 J积分理论 |
| 5.3 有限元分析模块搭建 |
| 5.3.1 复合涂层及基体钢板模型的建立 |
| 5.3.2 模型网格划分 |
| 5.3.3 裂纹的嵌入 |
| 5.3.4 复合涂层嵌入裂纹的应力强度因子K及J积分结果分析 |
| 5.4 温度对嵌入裂纹扩展的影响 |
| 5.5 位置对嵌入裂纹扩展的影响 |
| 5.6 长度对嵌入裂纹扩展的影响 |
| 5.7 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 全文总结 |
| 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（6）围压环境对N15固体推进剂力学性能的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 固体推进剂研究进展 |
| 1.2.2 围压试验方法研究进展 |
| 1.2.3 围压对材料力学性能影响研究进展 |
| 1.2.4 考虑压力影响的本构模型研究进展 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 粘弹性基础及本构模型 |
| 2.1 粘弹性材料力学特征 |
| 2.2 线性粘弹性本构模型 |
| 2.2.1 积分型本构模型 |
| 2.2.2 微分型本构模型 |
| 2.3 含损伤弹性本构模型 |
| 2.3.1 损伤力学基础 |
| 2.3.2 弹性体含损伤本构模型 |
| 2.4 含损伤非线性粘弹性本构模型 |
| 2.4.1 伪变量广义理论 |
| 2.4.2 粘弹性体含损伤非线性本构模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 围压试验系统设计及校核 |
| 3.1 系统功能与技术指标 |
| 3.2 总体方案与装置设计 |
| 3.2.1 总体方案 |
| 3.2.2 装置设计 |
| 3.3 结构仿真与系统调试 |
| 3.3.1 结构仿真 |
| 3.3.2 系统调试 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 N15 推进剂围压环境下力学性能试验及影响研究 |
| 4.1 围压环境下N15 推进剂力学性能试验研究 |
| 4.1.1 松弛试验 |
| 4.1.2 点火压力下药柱数值仿真 |
| 4.1.3 围压环境下N15 推进剂单轴拉伸试验 |
| 4.2 围压对N15 推进剂力学性能影响规律研究 |
| 4.2.1 材料力学性能参数获取 |
| 4.2.2 相关性分析 |
| 4.2.3 材料力学性能参数演化规律 |
| 4.3 围压对N15 推进剂力学性能影响机理研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 N15 推进剂含损伤粘弹性本构模型建立及验证 |
| 5.1 N15 推进剂含损伤粘弹性本构模型建立 |
| 5.2 N15 推进剂含损伤粘弹性本构模型参数获取 |
| 5.3 N15 推进剂含损伤粘弹性本构模型验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 研究工作总结 |
| 6.2 未来展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（7）Fe-Mn基制内齿圈NGW型行星减速器减振性能研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 行星齿轮传动系统的减振方法研究 |
| 1.2.2 阻尼合金材料及其减振方法研究 |
| 1.2.3 Fe-Mn阻尼合金本构曲线关系研究 |
| 1.2.4 非线性阻尼模型在有限元软件中的数值化仿真分析研究 |
| 1.3 本文研究的主要内容 |
| 2 Fe-Mn阻尼合金材料的阻尼性能及本构曲线研究 |
| 2.1 内耗和阻尼 |
| 2.2 阻尼合金材料的阻尼性能 |
| 2.2.1 耗损因子 |
| 2.2.2 比阻尼 |
| 2.2.3 对数衰减率 |
| 2.2.4 品质因子倒数 |
| 2.3 基本整数阶线性粘弹性本构模型 |
| 2.3.1 Maxwell模型 |
| 2.3.2 Kelvin模型 |
| 2.3.3 三参量固体模型 |
| 2.3.4 Burgers模型 |
| 2.4 Fe-Mn阻尼合金材料的本构方程 |
| 2.4.1 加载曲线本构方程 |
| 2.4.2 卸载曲线本构方程 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于LS-DYNA的用户自定义材料数值仿真分析及验证 |
| 3.1 阻尼合金材料用户子程序介绍 |
| 3.2 各向同性线弹性材料的数值仿真分析与验证 |
| 3.2.1 各向同性线弹性材料本构关系 |
| 3.2.2 各向同性线弹性材料数值仿真算例验证 |
| 3.3 Fe-Mn阻尼合金材料的数值仿真分析及验证 |
| 3.3.1 阻尼合金材料数值仿真流程 |
| 3.3.2 阻尼合金材料数值仿真算例验证 |
| 3.4 阻尼合金材料犬骨试件减振效果验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 Fe-Mn阻尼合金行星减速器动力学仿真分析 |
| 4.1 行星减速器动力学模型 |
| 4.1.1 行星齿轮系-轴承-箱体有限元模型的建立 |
| 4.1.2 行星减速器材料属性的添加 |
| 4.1.3 载荷及边界条件的添加 |
| 4.1.4 齿轮接触定义 |
| 4.1.5 控制卡片的输入 |
| 4.2 行星减速器动力学仿真分析结果 |
| 4.2.1 转速600rpm、载荷10N·m工况下减速器各部件的应力分析 |
| 4.2.2 转速600rpm、载荷10N·m工况下减速器箱体振动加速度分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 40Cr材料行星减速器仿真与实验研究 |
| 5.1 行星减速器固有特性研究 |
| 5.1.1 行星减速器有限元模态研究 |
| 5.1.2 行星减速器实验模态研究 |
| 5.1.3 实验模态结果 |
| 5.1.4 实验模态MAC验证 |
| 5.1.5 实验模态与有限元分析模态结果对比 |
| 5.2 40Cr行星减速器振动加速度测试 |
| 5.2.1 振动实验台架的构成 |
| 5.2.2 实验测点布置 |
| 5.2.3 试验中的不同工况及特征频率的计算 |
| 5.3 振动加速度测试结果分析 |
| 5.3.1 转速450rpm、载荷15N·m工况下振动加速度结果及分析 |
| 5.3.2 转速600rpm、载荷10N·m工况下振动加速度结果及分析 |
| 5.4 转速600rpm、载荷10N·m工况下仿真数据与实验数据对比 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 Fe-Mn阻尼合金减振效果验证 |
| 6.1 转速450rpm、载荷10N·m工况下阻尼合金减振效果验证 |
| 6.2 转速600rpm、载荷10N·m工况下阻尼合金减振效果验证 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A 作者在攻读学位期间发表的论文 |
| B 作者在攻读学位期间参与的项目 |
| C 学位论文数据集 |
| 致谢 |
（8）高过载下固体推进剂装药结构完整性试验与仿真分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 复合材料动态试验研究方法 |
| 1.2.2 固体推进剂粘弹性本构模型研究 |
| 1.2.3 高过载下装药响应的测试方案研究 |
| 1.2.4 装药结构完整性数值仿真研究进展 |
| 1.3 本论文主要研究内容 |
| 第2章 炮射试验方案设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 典型炮射导弹装药结构 |
| 2.3 测试方案设计 |
| 2.3.1 发射过载的模拟 |
| 2.3.2 测试弹结构设计 |
| 2.3.3 药壳结构 |
| 2.3.4 接触应力测量方案 |
| 2.3.5 位移测量方案 |
| 2.3.6 过载测量方案 |
| 2.3.7 测试与存储系统 |
| 2.4 炮射试验方案 |
| 2.4.1 火炮 |
| 2.4.2 测试弹回收方案 |
| 2.4.3 模拟药柱替代方案 |
| 2.4.4 药柱长度设计 |
| 2.4.5 炮射试验流程设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 固体推进剂装药炮射试验 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 机械结构强度考核炮射试验 |
| 3.2.1 122mm口径测试弹炮射试验 |
| 3.2.2 130mm口径测试弹炮射试验 |
| 3.2.3 强度考核炮射试验结果分析 |
| 3.3 HTPB装药炮射试验 |
| 3.3.1 试验概况 |
| 3.3.2 过载曲线 |
| 3.3.3 位移曲线 |
| 3.3.4 应力曲线 |
| 3.4 CMDB装药炮射试验 |
| 3.4.1 试验概况 |
| 3.4.2 过载曲线 |
| 3.4.3 位移曲线 |
| 3.4.4 应力曲线 |
| 3.5 炮射试验结果分析 |
| 3.5.1 数据统计与分析 |
| 3.5.2 数据可靠性与误差来源分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 固体推进剂动态力学性能及其本构模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 本文所涉及的推进剂 |
| 4.3 单轴压缩试验方案 |
| 4.3.1 推进剂试样 |
| 4.3.2 低、中应变率单轴压缩试验 |
| 4.3.3 高应变率单轴压缩试验 |
| 4.4 动、静态力学性能对比 |
| 4.4.1 静态松弛试验 |
| 4.4.2 动、静态力学性能对比 |
| 4.5 HTPB推进剂单轴压缩试验 |
| 4.6 HTPB推进剂本构模型 |
| 4.7 CMDB单轴压缩试验 |
| 4.8 CMDB推进剂本构模型 |
| 4.8.1 含损伤粘弹性本构方程 |
| 4.8.2 Schapery损伤演化模型 |
| 4.8.3 Schapery含损伤粘弹性本构模型的参数辨识 |
| 4.8.4 CMDB推进剂的Schapery本构模型 |
| 4.9 讨论 |
| 4.10 本章小结 |
| 第5章 炮射试验数值仿真方法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 非线性有限元理论及方法 |
| 5.2.1 增量法 |
| 5.2.2 动力学显式有限元方法 |
| 5.2.3 大变形问题的有限元法 |
| 5.3 粘弹性本构方程的增量形式 |
| 5.3.1 线性粘弹性本构模型的增量形式 |
| 5.3.2 Schapery含损伤粘弹性本构模型的增量形式 |
| 5.4 基于ABAQUS的非线性本构模型的二次开发 |
| 5.4.1 VUMAT子程序简介 |
| 5.4.2 Schapery含损伤粘弹性本构模型的VUMAT子程序开发 |
| 5.4.3 VUMAT子程序的仿真验证 |
| 5.5 炮射导弹固体火箭发动机有限元模型 |
| 5.6 HTPB装药炮射试验与仿真分析对比 |
| 5.7 CMDB装药炮射试验与仿真分析对比 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 炮射过载下装药力学响应及安全性分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 炮射过载下固体推进剂装药力学响应分析 |
| 6.2.1 炮射过载下装药的变形过程 |
| 6.2.2 炮射过程中装药应力应变分布 |
| 6.3 高初温发射条件下炮射导弹固体火箭发动机安全性分析 |
| 6.3.1 CMDB-F推进剂的动态力学性能和本构模型 |
| 6.3.2 有限元分析模型 |
| 6.3.3 装药与壳体摩擦作用分析 |
| 6.3.4 热安全性判据 |
| 6.3.5 缝隙宽度对装药热安全性的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）复合固体推进剂动态粘弹性本构模型及其应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 粘弹性材料力学试验研究现状 |
| 1.2.1 推进剂力学试验方法 |
| 1.2.2 其他粘弹性材料动态力学试验 |
| 1.3 推进剂本构关系研究现状 |
| 1.3.1 粘弹性理论模型 |
| 1.3.2 本构模型数值分析方法 |
| 1.4 发动机药柱动态结构完整性分析研究现状 |
| 1.5 主要研究内容 |
| 第二章 应变速率和温度对推进剂力学性能影响试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 推进剂单轴定速拉伸试验 |
| 2.2.1 试验方案 |
| 2.2.2 试验结果与分析 |
| 2.3 推进剂快慢组合拉伸试验 |
| 2.3.1 试验方案 |
| 2.3.2 试验结果与分析 |
| 2.4 推进剂“脱湿”损伤力学行为研究 |
| 2.4.1 “脱湿”损伤 |
| 2.4.2 “脱湿点”的确定 |
| 2.4.3 温度和应变速率对“脱湿”的影响 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 考虑“脱湿”的推进剂率相关粘弹性本构模型 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 朱-王-唐率相关粘弹性本构模型 |
| 3.3 考虑“脱湿”的率相关粘弹性本构模型 |
| 3.3.1 “脱湿”因子 |
| 3.3.2 考虑“脱湿”的推进剂率相关粘弹性本构模型 |
| 3.4 考虑“脱湿”的推进剂率相关粘弹性本构模型的参数确定 |
| 3.4.1 本构模型参数确定及验证试验 |
| 3.4.2 模型参数确定 |
| 3.4.3 本构模型验证 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 考虑“脱湿”的率相关粘弹性本构有限元实现 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 本构方程的增量形式 |
| 4.2.1 率相关模型增量形式的推导 |
| 4.2.2 “脱湿”因子增量形式的推导 |
| 4.2.3 考虑“脱湿”的率相关粘弹性本构方程增量形式的推导 |
| 4.3 本构模型的商业有限元软件二次开发 |
| 4.3.1 本构方程的切线刚度 |
| 4.3.2 基于增量型本构方程的应力累加求解 |
| 4.3.3 基于商业有限元软件的材料子程序 |
| 4.4 算例验证 |
| 4.4.1 算例建模 |
| 4.4.2 算例分析 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 发动机药柱点火增压过程动态结构完整性分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 固体发动机有限元计算模型 |
| 5.2.1 有限元建模 |
| 5.2.2 载荷工况 |
| 5.2.3 材料参数 |
| 5.3 发动机药柱点火增压数值仿真分析 |
| 5.3.1 点火增压速率对结构完整性的影响 |
| 5.3.2 “脱湿点”伸长率对结构完整性的影响 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 主要研究工作总结 |
| 6.2 进一步研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
| 附录 考虑温度效应的推进剂本构模型 |
（10）NEPE推进剂的粘—超弹本构模型及其应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景、目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 粘-超弹模型的发展现状 |
| 1.2.2 复合推进剂本构模型研究进展 |
| 1.2.3 固体火箭发动机装药结构完整性分析研究进展 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 NEPE推进剂力学性能的实验研究 |
| 2.1 单轴拉伸实验及力学性能的率相关性 |
| 2.1.1 实验材料及技术 |
| 2.1.2 实验结果 |
| 2.2 松弛实验 |
| 2.2.1 实验材料及技术 |
| 2.2.2 实验结果 |
| 2.3 多步松弛实验与极慢速拉伸实验 |
| 2.3.1 实验材料及技术 |
| 2.3.2 实验结果 |
| 2.3.3 多步松弛的过应力 |
| 2.3.4 多步松弛的应力比 |
| 2.4 加载-卸载实验及Mullins效应 |
| 2.4.1 实验材料及技术 |
| 2.4.2 实验结果 |
| 2.5 实验结果分析 |
| 2.5.1 应力-应变关系的Maxwell模型描述 |
| 2.5.2 室温时的松弛模量 |
| 2.5.3 损伤后松弛模量的讨论 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 NEPE推进剂粘-超弹本构模型研究 |
| 3.1 模型化的粘-超弹本构模型 |
| 3.1.1 超弹性方程 |
| 3.1.2 粘弹性方程 |
| 3.1.3 本构模型的一维形式 |
| 3.1.4 模型参数的获取与验证 |
| 3.2 NEPE推进剂颗粒脱湿及体积膨胀 |
| 3.2.1 颗粒脱湿 |
| 3.2.2 体积膨胀 |
| 3.2.3 体积膨胀的计算模型 |
| 3.3 含损伤的粘-超弹本构模型 |
| 3.3.1 基于自由能的粘-超弹本构模型 |
| 3.3.2 模型参数的获取及模型的验证 |
| 3.3.3 含损伤的粘-超弹本构模型 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 含损伤粘-超弹本构模型的有限元应用研究 |
| 4.1 完全的Lagrangian格式有限元 |
| 4.1.1 完全的Lagrangian格式的弱形式 |
| 4.1.2 完全的Lagrangian格式的有限元离散 |
| 4.1.3 完全的Lagrangian格式的平衡方程组的求解 |
| 4.2 粘-超弹本构模型的数值离散 |
| 4.2.1 线粘弹性本构的数值离散 |
| 4.2.2 粘-超弹本构模型的数值离散 |
| 4.2.3 含损伤粘-超弹本构模型的数值离散 |
| 4.3 含损伤粘-超弹本构模型的UMAT子程序 |
| 4.3.1 UMAT子程序与主程序的关系 |
| 4.3.2 本构模型的UMAT子程序编写 |
| 4.4 数值方法及本构模型的验证 |
| 4.4.1 等速率单轴拉伸验证 |
| 4.4.2 变速率单轴拉伸实验验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 NEPE推进剂粘-超弹本构模型有限元法的应用 |
| 5.1 简单构件的有限元验证 |
| 5.1.1 实验 |
| 5.1.2 实验过程的有限元仿真 |
| 5.1.3 仿真及实验结果 |
| 5.2 NEPE推进剂切口件强度及切口敏感性分析 |
| 5.2.1 实验及仿真 |
| 5.2.2 实验及仿真结果分析 |
| 5.3 贴壁浇铸装药在内压作用下的有限元仿真 |
| 5.3.1 有限元模型 |
| 5.3.2 典型仿真结果分析 |
| 5.3.3 压力上升速度对装药结构强度的影响 |
| 5.3.4 装药结构参数对装药结构强度的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 全文总结 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 未来展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间取得的研究成果 |
四、非线性粘弹性本构关系及其应用（论文参考文献）
- [1]压缩荷载下沥青混合料粘弹塑性连续损伤本构模型的研究[D]. 张飞. 内蒙古工业大学, 2021(01)
- [2]旋转分数导数型粘弹性矩形板的振动特性分析[D]. 孙羽键. 西安理工大学, 2021(01)
- [3]热固性树脂材料准静态拉伸本构模型与实验研究[D]. 安曌. 太原理工大学, 2021(01)
- [4]深部隧洞不同含水率岩石蠕变性质研究及其工程应用[D]. 林韩祥. 山东大学, 2021
- [5]基于ANSYS的船用复合涂层热匹配性能的研究与分析[D]. 魏建宝. 青岛科技大学, 2021(01)
- [6]围压环境对N15固体推进剂力学性能的影响研究[D]. 王士欣. 南京理工大学, 2020(01)
- [7]Fe-Mn基制内齿圈NGW型行星减速器减振性能研究[D]. 康洪. 重庆大学, 2019(01)
- [8]高过载下固体推进剂装药结构完整性试验与仿真分析[D]. 马伟华. 北京理工大学, 2018(07)
- [9]复合固体推进剂动态粘弹性本构模型及其应用研究[D]. 马浩. 国防科技大学, 2017(02)
- [10]NEPE推进剂的粘—超弹本构模型及其应用研究[D]. 胡少青. 南京理工大学, 2016(06)