一、用ABAQUS对光滑试件的蠕变与应力松弛进行的数值模拟(论文文献综述)
刘国乾[1](2021)在《基于自阻加热的小曲率钛合金板带成形工艺研究》文中研究表明小曲率钛合金板带在航空航天等领域有着较大的市场需求,但由于其常温弯曲成形过程中回弹大,导致成形件的弯曲精度难以保证。为解决其常温成形性能差,同时传统模具加热的热成形工艺造成能源浪费、加工成本高、成形效率低的问题。本文以TC4钛合金板带为研究对象,结合钛合金具有的高电阻率、高熔点的特点,采用自阻加热的方式进行热成形工艺研究。本文展开了以下工作:(1)分析板带自阻加热产生焦耳热,建立自阻加热的温升理论模型,并针对加热过程中的散热问题,提出并确定了综合散热系数;根据小曲率塑性弯曲成形的特点,分析温度、时效时间等因素对回弹的影响,建立基于自阻加热的热弯曲成形回弹计算的理论模型。(2)对TC4板材进行不同温度条件下的力学拉伸实验,明确温度对钛合金的力学参数的影响;进行高温状态下的应力松弛实验,并结合实验数据,得到应力值随温度与时间变化的二元应力衰减函数。(3)设计并搭建TC4钛合金自阻加热实验平台,以TC4钛合金板材为原料进行自阻加热温升实验,确定了自阻加热实际升温效率。并结合实验数据,确定温升理论模型中的综合散热系数的具体数值。(4)利用ABAQUS有限元分析软件进行了不同截面尺寸型材的电-热耦有限元温度场仿真模拟。并结合成形工艺对模具及板材进行电-热-固耦合的有限元仿真,得到模具和板材弯曲后的温度场分布。(5)设计并搭建基于自阻加热的弯曲成形工艺实验平台,进行了不同曲率、不同温度、不同保压时间下的弯曲实验。并将实验结果与目标曲率半径及理论模型的计算值相对比,验证了成形方案的可行性。
芦川[2](2021)在《粒料基层沥青路面层间剪切性能研究》文中研究指明半刚性基层沥青路面反射裂缝的问题严重突出,采用粒料基层沥青路面来控制反射裂缝的发生是现在国内外主流的处理方式。它可以吸收并减弱沥青路面中的应力集中,达到保护路面结构,延长道路寿命的作用。但是,由于粒料基层具有松散的特性,故在粒料基层沥青路面的层间结构中呈现出“点—线—面”的复杂接触形式,从而导致路面结构出现脱粘,滑移和损坏等破坏形式。并且凸出粒料基层表面的碎石也会影响层间的接触状态。所以必须对粒料基层沥青路面的层间稳定性进行系统的研究,以确保其路面结构的整体稳定性和使用寿命。本文提出了描述粒料基层沥青路面复合结构的新模型,并考虑了骨料嵌入率对其层间结构的影响。同时,利用新模型分析了三个主要因素对粒料基层沥青路面层间稳定性的影响。最后,采用新的试件及其试验方法对新模型的合理性进行了验证。主要的成果和结论如下:(1)提出了一种“粘弹性模型-内聚力模型-随机骨料模型”的复合结构模型来模拟由“沥青混凝土层—透层—粒料基层”所组成的粒料基层沥青路面结构。通过有限元的方法描述了该路面层间的复杂接触方式。同时,为了确保模拟结果的准确性,考虑了层间被碎石骨料嵌入时对粒料基层沥青路面层间稳定性的影响。提出了层间骨料嵌入率的定义,分析了不同骨料嵌入率下的层间剪切强度,介绍了骨料嵌入层间的三种工况及层间在不同工况下的破坏状态。(2)使用考虑了层间骨料嵌入率下的复合结构模型,研究了竖向荷载,水平剪切速度和沥青洒布量对层间稳定性的影响。结果表明,在选择最佳层间骨料嵌入率(5%)的复合结构模型下,随着竖向荷载的增加层间剪切强度也随之增大,水平剪切速度也与层间剪切强度也呈正相关。此外,随着沥青洒布量的增加层间剪切强度呈现出先增大后减小的趋势,当沥青洒布量为0.8L/m2时,可达到最大的剪切强度。(3)设计了“不脱模”双层复合车辙板试件及其剪切试验方法对粒料基层沥青路面复合结构模型进行验证。试验结果表明,竖向荷载,水平剪切速度和沥青洒布量对粒料基层沥青路面的影响规律与模拟结果基本吻合,大多数相对误差不超过10%。可以证明,新的试件和试验方法可以很好地验证复合结构模型的合理性和可行性。(4)根据粒料基层沥青路面的数值模拟数据和剪切试验数据,通过数据拟合,分别提出了竖向荷载、水平剪切速度、沥青洒布量、骨料嵌入率与层间剪切强度之间的预估公式。发现能够很好地评价粒料基层沥青路面的剪切强度,可为其层间稳定性的研究提供依据。图[51]表[10]参[78]
秦胜欢[3](2021)在《金属材料缺口试件考虑应变梯度的多轴低周疲劳寿命评估》文中进行了进一步梳理疲劳问题经过很多年的研究,目前仍未得到很好解决,因疲劳破坏而引发的事故仍时有发生。尤其是缺口构件,因为缺口区域变形很不均匀,存在应变梯度,试验发现与光滑构件的疲劳规律有很大区别。以往对缺口构件疲劳规律的研究,应变梯度影响主要体现在对特征应变或特征应力的修正上,很少有从应变梯度对材料本构行为影响的基础上开展材料疲劳性能的研究。本文以Q235钢材及粉末高温合金FGH96材料为主要研究对象,通过疲劳试验与有限元数值模拟相结合的方法,针对受到应变梯度影响的金属材料试件疲劳问题展开研究。首先,为研究在单轴加载条件下缺口试件的疲劳规律及应变梯度的影响,开展了Q235材料光滑试件及4种尺寸的U型缺口试件的单轴拉压疲劳试验,证实了缺口试件的疲劳寿命曲线都与光滑试件存在较大的差别。为研究在多轴加载条件下缺口实心试件的疲劳规律及应变梯度的影响,进而分别开展了FGH96材料光滑实心、空心试件的高温单轴及多轴疲劳试验,以及两种类型的缺口实心试件的高温多轴疲劳试验。FGH96缺口实心试件在承受拉扭复合加载时其缺口根部产生了复杂的应变梯度分布,其疲劳寿命规律与光滑试件有很大差异。对FGH96实心及空心试件的高温疲劳试验,观察了断口的裂纹源、裂纹扩展区及最终断裂区,发现裂纹源易在偏析化合物所在位置附近形成,最终断裂区不均匀分布且有沿晶断裂、韧窝、滑移断裂等特征,这些特征与到裂纹源的距离有较大关联。疲劳试验结果表明,若不考虑应变梯度的影响,采用名义应力应变法或局部应力应变法在预测或评估缺口试件疲劳寿命时都将出现很大的偏差。考虑应变梯度对材料循环本构行为和疲劳性能的影响,参照低阶应变梯度理论,本文将应变梯度引入循环塑性本构模型,以反映其对材料硬化性能影响;在此基础上提出了一种可以考虑应变梯度影响的循环塑性本构模型。编写了计算应变梯度的ABAQUS有限元分析软件的UEL用户单元子程序和计算材料本构关系的用户材料子程序UMAT,利用这两者进行考虑应变梯度影响的Chaboche循环塑性本构行为分析。参照Fleck研究的细丝扭转试验实例,对该有限元方法进行了有效性检验,模拟结果证实了方法的合理性。针对模型中应变梯度相关参数的标定问题,提出了一种利用数字图像处理技术测量缺口试件缺口根部表面应变分布的方法,用此方法可确定试验材料缺口试件缺口根部表面的应变梯度。最后,将本文提出的考虑应变梯度影响的本构模型用于受应变梯度影响的试件的疲劳寿命评估。采用新模型对缺口试件及受扭实心试件在各自加载条件下的疲劳试验进行数值模拟,根据模拟得到的试件缺口处的残余等效塑性应变来对受应变梯度影响的试件疲劳寿命进行评估。与未考虑应变梯度影响的有限元法及临界距离法进行比较,结果表明,利用本文提出的考虑应变梯度影响的Chaboche模型的应变分析结果,所预测的疲劳寿命无论对于Q235缺口试件的单轴拉压疲劳试验、FGH96实心试件单轴扭转疲劳试验或者是FGH96缺口试件复合拉扭疲劳试验的实测结果都更为吻合。
周杰[4](2021)在《基床沥青混凝土层全温度域动力特性与结构设计研究》文中研究表明高速铁路路基防水封闭结构作为防止天然降水侵入路基的外部屏障,是保证路基长期服役性能的关键措施之一。全断面铺设的基床沥青混凝土层作为一种新型防水封闭结构,对于季冻区和寒区路基冻胀、融沉等病害的控制具有显着效果,近年来在高速铁路领域受到高度重视。目前,对于基床沥青混凝土层的材料组成设计已有较为深入的研究,而对于其结构设计尚无系统完善的计算理论与设计流程。基于此,本文针对我国具有自主知识产权的CRTSIII型无砟轨道结构,选用合理的分数阶导数本构模型表征基床沥青混凝土层在全温度域内的动态粘弹特性,系统地研究了基床沥青混凝土层在列车荷载与环境温度作用下的工作状态,在此基础上明确了基床沥青混凝土层的破坏模式和结构设计验算方法,可为基床沥青混凝土层材料优化与结构设计提供依据。本文开展的主要工作和相应的研究成果如下:(1)基于分数阶微积分定义介绍了分数阶导数基本元件的力学性质,对比了传统整数阶本构模型与分数阶本构模型的差异。基于Grünwald-Letnikov分数阶导数定义推导了弹壶元件的应力数值算法,发现弹壶元件某个增量步的应力不仅与前一增量步的应变有关,还与所有的历史应变和增量步时间步长有关。在有限元软件中针对分数阶导数本构模型编制了相应的用户自定义材料子程序,并与解析解和试验结果进行了对比验证,结果表明所推导的数值计算方法是准确可靠的。(2)根据有限元仿真结果和现场实测数据利用快速Fourier变换得到无砟轨道基床表层的动应力频响曲线,发现基床表层在列车作用下的动态响应频率范围主要在0~20 Hz之间,公路规范中的动态模量试验方法可用于测试基床沥青混凝土的动态粘弹特性。依托京张高铁试验段工程利用动态模量试验研究了现场取芯样品在全温度域内的动态特性,基于最优化方法求解了频域内的复数模量粘弹性参数识别问题。各类粘弹性函数拟合结果和统计参数分析表明,分数阶导数模型的拟合结果整体优于广义Maxwell模型且所需参数更少,可以准确地反映在试验数据范围内外的粘弹性信息,更适用于描述基床沥青混凝土在全温度域内的动态粘弹特性。(3)基于优选的分数阶本构模型建立了车辆—轨道—路基耦合数值分析模型,对列车荷载作用下含基床沥青混凝土层的无砟轨道结构动力特性进行了计算和验证。动力响应时空分布特征表明,底座板结构缝处是基床沥青混凝土层动力响应的纵向最不利荷位,动力响应横向影响范围主要为底座板宽度,纵向影响范围约为10 m。在沥青混凝土层纵向应变频响曲线中,第2个峰值频率对纵向应变响应起主要控制作用,该峰值频率与列车速度近似成正比,比例系数与车辆定距有关,该峰值频率对应的动态模量可作为等效模量用于弹性模型近似计算。与传统防水结构相比,当轨道结构引入基床沥青混凝土层后,其粘弹特性带来的能量耗散效应有利于降低轨道和路基结构的整体振动水平和竖向变形,具备较强的推广应用价值。(4)基于传热学原理建立了无砟轨道结构温度效应分析模型,分析了温度场和温度效应的时空分布规律并提出了相应的预估公式。路肩与线间处基床沥青混凝土层的表面温度可用太阳辐射和气温的实时变化线性表示,底座板下方处基床沥青混凝土层的月平均温度可用月平均气温线性表示。上部轨道结构内部的负温度梯度是引起基床沥青混凝土层表面出现被动拉伸现象的主要原因,在结构缝处铺设复合土工布可以有效缓解这一现象,长度宜在结构缝两侧各设置1~2 m。(5)在基床沥青混凝土层动力响应与温度效应数值分析的基础上,将基床沥青混凝土层在服役期间可能出现的破坏模式总结为三类:低温开裂、列车荷载作用下的疲劳开裂和底座板结构缝处的被动拉伸破坏。基于半解析有限元理论建立了荷载作用下的路基面简化计算模型,在考虑交通参数、温度条件和材料参数的基础上,形成了结构设计验算流程,并开发了结构设计验算的图形化用户界面程序,可为实际工程提供设计指导。
刘丽[5](2020)在《卷曲纤维增强复合材料力学性能及损伤机理研究》文中研究表明随着复合材料力学与损伤理论、制备工艺、试验方法和数值计算模型的发展与完善,复合材料在工程机械结构或仿生结构中得到了广泛的应用。为了满足复杂的工况和多样的载荷条件,对复合材料的力学性能与损伤机理的研究越来越要求精细化。卷曲或螺旋纤维因其特殊的结构形态和分布特性使得以其为增强相的复合材料在拉伸载荷下可吸收拉伸应力;在卸载时可像弹簧一样,释放应变能从而减少蠕变的影响。同时,空间卷曲纤维结构广泛存在于血管、结缔组织、毛竹以及编织复合材料中,是抵抗疲劳、冲击和多轴载荷的重要因素。我们根据纤维的力学特性和应用背景的不同,在有限应变范围内将该类复合材料分为非线性弹性体、各向异性和横观各向同性超弹性体。为了同时兼顾材料的宏细观力学特性、损伤机理和计算效率,本文建立了该类复合材料多相结构单胞有限元分析模型并施加周期性边界条件。与基于传统的均匀化和层合板损伤理论的有限元分析模型相比,所建立的复合材料单胞模型同时考虑了材料的微结构形态、组分损伤特性和界面属性可用于揭示材料的细观损伤特性与宏观损伤力学性能之间的相关性。本文的研究工作首先根据胶原纤维的形态结构特性,将其分为平面和空间卷曲结构并进行了数学参数方程表征。其次,基于单胞模型建模理论,建立了卷曲纤维增强复合材料多相结构单胞有限元分析模型并研究了纤维形态结构对材料宏观力学性能和局部应力场的影响。再者,考虑到生物组织中胶原纤维的超弹性损伤力学特性以及界面属性,探讨了纤维形态结构、损伤性能以及界面属性对复合材料宏观损伤力学性能和纤维损伤模式的影响,揭示了该类超弹性复合材料宏细观损伤力学之间的关联性。最后,考虑到固化温度对芳纶纤维卷曲结构的影响,通过改变固化温度制备了具有不同纤维卷曲特性和界面属性的芳纶纤维增强环氧树脂复合材料并通过宏观拉伸试验和细观损伤形貌分析,研究了该复合材料的宏观损伤力学响应与细观损伤之间的相互作用机理。本文主要完成的研究工作如下:(1)基于胶原纤维和编织类纤维的形态结构特性,给出了卷曲纤维形态结构的数学参数表征方程和与卷曲纤维增强复合材料力学与损伤相关的本构模型。首先,建立了平面和空间卷曲纤维中心曲线的数学参数方程,给出了实现卷曲纤维三维实体几何建模的数学建模方法;其次,根据卷曲纤维增强复合材料的多尺度力学和结构特性,详细介绍了与其力学性能和损伤相关的超弹性本构理论和损伤本构理论。(2)以平面卷曲纤维增强复合材料为研究对象,兼顾多相结构的力学和纤维微结构特性,构建了一种形态结构可控的三维单胞数值分析模型。基于所建立的复合材料单胞模型和周期性边界条件,研究了单轴拉伸载荷下单胞模型的整体力学响应并与试验结果进行了对比分析,验证了所建单胞模型的适用性和有效性。进而,基于上述复合材料单胞模型,探讨了单一和组合几何形态参数对单胞复合材料模型整体力学性能和局部应力场的影响。研究表明,材料的整体刚度主要与纤维的直线度相关,而局部应力场的大小及其分布由参数H、ω和χ共同决定且以纤维拐点参数ω为主导。该部分研究为指导该类复合材料的结构设计提供了基础数据参考。(3)以空间卷曲胶原纤维类复合材料为研究对象,研究了以其为增强相的软基质复合材料的非线性力学特性与其细观组分的微结构和损伤特性之间的关联性。首先,编写VUANISOHYPER_INV用户子程序将各向异性和横观各向同性超弹性损伤本构嵌入有限元程序ABAQUS/Explicit并通过改变单一损伤参数验证了所编写和嵌入的材料损伤本构的正确性和可实现性。其次,在保证纤维损伤参数为常量的情况下,研究了纤维的形态结构参数对复合材料单胞整体损伤力学性能和纤维损伤特性的影响。进而,根据不同损伤参数下纤维损伤起始和演化的过程,揭示了复合材料单胞整体损伤力学特性与纤维损伤之间的相互作用机理。最后,探讨了弱界面和强界面两种界面粘结强度属性对纤维损伤与演化过程的影响。结果表明,复合材料单胞损伤名义应力-应变曲线的波动频率、幅值以及起始损伤状态与纤维的损伤属性和损伤模式相关,同时不同的界面属性可诱导纤维以不同的方式发生损伤失效,为该类复合材料的界面设计提供一定的参考价值。(4)考虑到芳纶纤维与胶原纤维具有类似的皮芯结构和横观各向异性热力学特性,通过改变复合材料制备过程中的固化温度,获取具有不同平面微卷曲结构和界面属性的微卷曲芳纶纤维增强增韧环氧复合材料。采用离轴拉伸实验与数字散斑相关法(DIC)、扫描电子显微镜(SEM)相结合的方法,研究了不同固化温度下制备的微卷曲芳纶/环氧复合材料的非线性损伤力学特性,并结合SEM微观损伤形貌和DIC应变场分布揭示了材料非线性损伤力学特性与微卷曲结构之间的非单调关系的相互作用机理。研究表明,在60°C~120°C范围内,80°C下制备的复合材料具有最佳的强度和刚度,120°C下具有最优的吸能特性。本节的研究有助于我们有选择的设计微卷曲芳纶/环氧复合材料层合板的制备工艺和界面改性。
张啸海[6](2020)在《拉剪复合载荷下螺栓的蠕变-疲劳试验及评定方法》文中研究指明随着化工、石油、能源等行业的快速发展,越来越多的紧固螺栓应用于高温环境中,当设备运行时,螺栓会受到拉剪复合载荷的作用以及高温环境下的蠕变作用和疲劳作用而发生断裂失效。因此,对拉剪复合载荷下的高温螺栓进行性能研究具有重要的理论意义和实用价值。316不锈钢以其较强的耐腐蚀性和较好的高温强度而被广泛应用于高温压力容器等领域,故本文选择316螺栓作为研究对象进行研究。本文主要进行了拉伸实验、蠕变-疲劳实验、断面的微观形貌分析等研究内容。首先,设计了三种不同角度的夹具(0°夹具、45°夹具、90°夹具),分别对应螺栓受到纯剪切载荷、拉剪比为1的拉剪复合载荷、纯拉伸载荷的作用。然后对这三种夹具下的螺栓在500℃的高温下进行拉伸实验,得到三种加载路径下的极限载荷分别为20k N、23k N、37k N。接下来,以三种极限载荷的90%作为蠕变-疲劳实验的载荷幅值,保载时间分别设定为0min、1min、5min、30min,来研究拉剪复合载荷和保载时间对螺栓寿命的影响。实验结果表明,保载0min的位移变形量最小,保载30min的位移变形量最大。在0°加载路径下,位移变形量最小值约为1.6mm,位移变形量最大值约为2.2mm;在45°加载路径下,位移变形量最小值约为2mm,位移变形量最大值约为2.4mm;在90°加载路径下,位移变形量最小值约为9.8mm,位移变形量最大值约为10.2mm。随着保载时间的增加,螺栓的寿命急剧降低,体现了蠕变作用的加强会削弱螺栓的疲劳强度。保载时间5 min可视为不同失效模式的转变点。当保载时间大于等于5 min时,材料主要因疲劳-蠕变损伤失效;而当保载时间小于5 min时,疲劳-延性损伤为主要的失效模式。对螺栓断裂后的断面进行微观形貌观察,通过扫描电子显微镜放大不同的倍数,找到断面上的疲劳源和裂纹扩展方向,分析螺栓的断裂过程。观察对比后发现,当保载时间逐渐增加时,螺栓断面由空洞而形成的韧窝也逐渐增多,且剪切载荷和拉剪复合载荷形成的断面韧窝呈拉长的抛物线状,而拉伸载荷形成的断面韧窝呈等轴圆形微坑。最后,提出了几种单一变量下的寿命预测方程,分别从拉剪角度、保载时间、以及寿命中期的平均变形速率来预测了316螺栓寿命模型。经过检验,几种寿命预测模型具有一定的可靠性,满足一定条件下的工程需要。
王文盛[7](2020)在《冻融循环条件下玄武岩纤维增强沥青混合料的损伤特性及细观机理研究》文中研究指明沥青路面在长期的服役过程中,由于服役环境的复杂多样以及交通量荷载的日益增加,出现了越来越多的路面病害现象,大大缩短了服役寿命,特别是在我国北方等季节冰冻区,气候变化严峻,伴随着交通量、冻融循环及水温耦合等作用,沥青路面会出现严重的损伤且呈加速破坏趋势。沥青路面损伤不仅严重影响其服役性能,缩短服役寿命,还会增加路面维护成本,这将给人们的生活带来种种不便,并造成社会经济损失。因此,有必要改善沥青混合料的抗冻融性能,从宏细观角度明确冻融循环作用下沥青混合料性能衰减规律冻融损伤机理,同时探讨沥青混合料粘弹特性为实际工程中玄武岩纤维增强沥青路面的评估与养护进行指导。本文依托国家自然科学基金“季冻区沥青混凝土冻融循环损伤模型及细观特性研究”,首先基于响应曲面设计方法与旋转压实成型方式制备玄武岩纤维增强沥青混合料试件,开展了玄武岩纤维增强沥青混合料抗冻融性能研究;接着,通过宏观力学性能、声学特性以及细观特征,由宏观唯象到细观机理系统地分析沥青混合料冻融损伤特性及衰减规律;同时,采用静态蠕变及动态模量试验研究沥青混合料的静动态粘弹性力学响应并探讨其冻融损伤影响。本文开展的具体研究工作如下:1、基于响应曲面设计方法优化玄武岩纤维增强沥青混合料试件的制备参数,采用旋转压实成型方式制备玄武岩纤维增强沥青混合料试件;根据冻融循环作用下玄武岩纤维增强沥青混合料SGC试件的宏观力学性能试验来评价玄武岩纤维的改善效果,同时明晰沥青混合料在冻融循环作用下宏观力学性能衰减规律;此外,将声发射技术应用于沥青混合料内部损伤分析中,来表征冻融循环作用下沥青混合料SGC试件的断裂特征。2、借助X-ray CT断层扫描技术获取了冻融循环作用下玄武岩纤维增强沥青混合料SGC试件的细观图像,基于数字图像处理技术提取试件CT图像的细观特征参数,从细观尺度上对玄武岩纤维增强沥青混合料的冻融损伤进行分析;接着,采用灰色关联分析理论探讨了沥青混合料的细观特征参数对其宏观力学性能的影响程度并明确冻融损伤机理。3、基于粘弹性力学基本理论,分别采用单轴压缩静态蠕变试验与动态模量试验对玄武岩纤维增强沥青混合料的静动态粘弹性力学响应进行了研究,通过Burgers模型、广义Maxwell模型、广义Kelvin模型等表征沥青混合料的蠕变与松弛特性,广义Kelvin模型及广义Maxwell模型可以较好地反映沥青混合料粘弹特性并描述其蠕变及松弛行为。利用动态模量、相位角、储能模量与损耗模量及其主曲线,分析其动态粘弹性力学响应。采用广义西格摩德模型绘制了沥青混合料储能模量与损耗模量主曲线,在广泛的时温范围内研究了沥青混合料的弹性及粘性力学行为。4、采用单轴压缩静态蠕变试验对冻融循环作用下玄武岩纤维增强沥青混合料的静态粘弹力学响应进行了分析,通过粘弹性模型模拟其蠕变及松弛特性。借助蠕变柔量Burgers模型的瞬时弹性模量E1、瞬时粘性系数η1、延迟弹性模量E2以及延迟粘性系数η2探讨了沥青混合料随冻融循环作用下抗变形能力的变化。同时,基于Laplace域内蠕变与松弛关系可以得到冻融循环作用下沥青混合料松弛模量变化结果。5、采用动态模量试验对冻融循环作用下玄武岩纤维增强沥青混合料的动态粘弹力学响应进行了分析,基于沥青混合料动态模量与相位角数据进一步得到了储能模量与损耗模量,从而分析了冻融循环作用下沥青混合料粘弹塑性行为的具体表现。通过建立主曲线模型分析了沥青混合料在模拟实际服役情况下的力学性能随冻融循环作用的变化规律,探讨了交通荷载及路面温度对沥青混合料力学性能的影响,从而对道路设计及养护过程给出相应的指导与建议。
单宝增[8](2020)在《蓄盐沥青磨耗层技术研究》文中认为冬季积雪结冰现象依然困扰我国陆路交通的安全,针对这一问题的解决方案之一即是融雪剂沥青混合料,而我国交通运输行业历经数十年发展,目前已迈入建养并重的新时代,大面积铺设功能性路面的应用可能性逐渐降低,磨耗层作为一种常规养护方式具有较广泛的应用前景,故本文针对含缓释蓄盐材料的沥青磨耗层进行系统性研究。本研究依托西安市公路工程管理处科研项目,系统性对蓄盐磨耗层进行相关研究。本文首先在研究沥青与盐化物填料之间相互作用的基础上,提出利用TPS高弹剂(TAFPACK-Super)改善粘附性;通过路用性能与耐久性能研究,探究高弹剂与盐化物掺量对磨耗层功能性的影响。对高弹剂对沥青的盐分析出影响进行了细致研究,利用软件与抗冻性试验针对磨耗层的抗冻效果进行了验证,并从工程应用角度对其进行检定。通过制备胶浆,对比研究了HEA(High Elastic Asphalt)与SBS蓄盐沥青胶浆的流变及蠕变性能,并对温度扫描、频率扫描及多应力蠕变恢复试验结果进行分析,利用时温等效原则构建了主曲线,证实高弹蓄盐沥青胶浆具有的较好高温抗变形能力与低温抗裂性能,且与盐化物具有较好的相互作用能力。针对间断级配SMA-10与连续级配AC-16进行配合比设计,对磨耗层结构性能进行详细研究,证实盐化物的掺量不会造成对功能性的损失,同时高弹剂能够显着提升混合料的高低温、水稳、粘附、抗滑等性能指标。为系统研究蓄盐沥青磨耗层的耐久性,进行了短期老化与浸水试验,对经历短长期老化的混合料进行小梁试验探究了抗冻性能的变化,并通过小型加速加载试验证实HEA蓄盐沥青混合料在盐化物析出后仍具备较好的抗变形能力。对蓄盐沥青混合料在自然浸泡状态下及温度-荷载-浸泡联合作用下的盐分析出规律进行研究,并对浸泡后试件进行抗裂性能测试,证实HEA沥青能够抑制盐化物的流失速度,保证融雪效能。借助有限元分析软件ABAQUS,通过施加动荷载,对蓄盐沥青磨耗层的抗冻黏作用对冰层应变的影响进行模拟分析,借助脆性强度破坏理论,证实轮载作用下,冰层的剪应变及压应变能够达到极限应变值,并对关键参数进行了表述。通过分析表征冰层与路面之间联结强度的测试方法,综合选定法向拉拔与剪切强度作为评价冻黏强度的重要指标,利用万用试验机,对不同温度,浸水时长后蓄盐沥青路面与冰层之间的联结强度进行测定,证实HEA蓄盐沥青磨耗层经过浸泡后仍保有较好的抗冻黏效果;并借助落锤试验与轮载破冰试验对抗冻黏效果进行定性分析。
潘加宝[9](2020)在《低屈服点钢剪切型阻尼器滞回性能与疲劳性能研究》文中研究表明目前,耗能减震技术已经在结构应用上得到广泛发展,成为抵御地震和强风的一种有效的措施。低屈服点钢剪切型阻尼器具有易屈服,相对尺寸较小、耗能能力强、造价低廉等特性,因此在工程中得到了广泛的应用。本文使用低屈服点钢BLY160设计制作了 4件剪切型阻尼器,采用试验研究与有限元模拟相结合的方法对低屈服点钢剪切型阻尼器在循环往复荷载作用下的滞回耗能能力以及低周疲劳性能进行了相关研究,具体的研究内容如下:(1)对剪切型阻尼器的耗能机理进行了分析,介绍了四种适用于低屈服点钢剪切型阻尼器的力学模型。(2)对低屈服点钢BLY160进行了准静态单调拉伸试验,获得试验中所用钢材的应力-应变关系曲线、弹性模量、屈服强度等基本材料性能参数。设计制作了三种不同尺寸的剪切型阻尼器进行了低周往复循环加载试验,重点考察了剪切型阻尼器耗能板宽厚比以及耗能板角开洞对其滞回耗能性能以及低周疲劳性能的影响,并对阻尼器的滞回曲线、骨架曲线、超强系数、等效粘滞阻尼器系数、平均耗能指数等进行分析总结,结果表明:低屈服点钢剪切型阻尼器滞回曲线很饱满,无捏缩现象具有非常优异的耗能性能。在整个循环加载过程中,强化现象非常明显,破坏之前也没有出现强度和刚度的突然改变;阻尼器板角开洞会对阻尼器的极限承载力有一定的提升,但是会降低其延性,且导致其耗能不稳定。阻尼器耗能板宽厚比越高,其耗能性能越好。(3)利用有限元分析软件Abaqus,对试验的的剪切型阻尼器选用多线性强化和组合强化两种强化模型进行了有限元模拟分析,并把模拟的滞回曲线、骨架曲线以及等效粘滞阻尼系数曲线,与试验结果进行对比,结果表明:两种强化模型模拟出的结果都能与试验很贴合,但是组合强化模型模拟出的曲线比较光滑,更贴近试验曲线,而多线性强化模型更加方正。对阻尼器在实际应用中产生薄膜效应的原因进行了分析,通过改变约束条件模拟理想试验状态与工程条件下的承载力以及耗能性能进行了对比,结果表明:实际工程中耗能板会产生竖向薄膜拉力,使得阻尼器滞回曲线产生捏缩对阻尼器的耗能产生一定的影响。(4)介绍了低周疲劳分析理论,介绍了几种适用于阻尼器的低周疲劳寿命分析模型。为了合理预估钢板耗能器的低周疲劳寿命,减少试验次数,降低试验费用,利用疲劳分析软件Fe-safe对低屈服点钢阻尼器进行了应力场和疲劳寿命的有限元仿真,结果表明阻尼器低周疲劳寿命均大于30圈满足规范对此类型阻尼器疲劳性能的要求。
罗吕青[10](2020)在《红土砾料高填方涵洞EPS板减荷研究》文中进行了进一步梳理随着“一带一路”战略的实施,中国在海外的基建工程日益增多,在非洲地区开展交通基础设施建设的中,常常需要穿越原始森林,地势起伏变化较大,为保证交通运输发展和城市间连接需要,在线路设计时会出现高填与挖方路段。而设有涵洞的高填方路段容易出现马斯顿效应,对涵洞结构安全性影响较为明显,此外,工程中往往采用非洲特有的红土砾料进行换填,其对涵洞的受力影响较为独特。在涵洞顶部铺设EPS板可有效降低高填方路基对涵洞产生的附加应力。因此,对红土砾料高填方下涵洞的马斯顿效应研究及利用EPS板对该土体下高填方涵洞减荷的影响因素具有理论价值与工程意义。本文以喀麦隆雅杜高速公路建设项目为依托工程,对红土砾料高填方涵洞EPS板减荷效果进行了研究,主要研究工作如下:(1)对喀麦隆雅杜高速公路路堤红土砾料填料进行力学分析,并通过现场原位试验,研究了高填方涵洞的马斯顿效应与EPS板的减荷效果;(2)通过单轴压缩试验与有限元模拟分析,研究了应变在40%以下时EPS材料的应力-应变特性。(3)设计高填方涵洞EPS板减荷的室内缩尺模型试验,研究了不同密度、不同厚度EPS板对涵洞马斯顿效应减荷效果的影响。(4)通过数值模拟,分析了EPS板密度、厚度、铺设高度对涵洞马斯顿效应减荷效果的影响。研究结果表明:(1)红土砾料具有高液限、高摩擦角的特性,结构较松散,粘聚力较低,级配良好,是一种符合路用标准的填料。马斯顿效应会对涵洞顶板产生了较为明显的附加应力,铺设EPS板可有效降低马斯顿效应。(2)EPS材料应变在40%以下时,其应力应变呈现出明显的弹性阶段与塑性阶段,且材料弹性模量与材料密度具有一定的线性关系。Crushable Foam模型可较高精度地模拟EPS材料。(3)涵洞顶板垂直土压力对EPS板的密度变化较为敏感,对厚度变化敏感性一般,EPS板密度越低,厚度越大,其减荷效果越好;涵洞侧壁水平土压力对EPS板地密度、厚度变化敏感性较低。(4)EPS板相关参数对其减荷效果的影响按照敏感性排序为:密度>厚度>铺设高度。EPS板密度越低、厚度越大,其对涵顶土压力的减荷效果越好,对涵侧水平土压力的附加应力越大,但差异有限,约在5%以内。改变EPS板铺设高度对涵洞顶部及侧壁土压力的影响较小。
二、用ABAQUS对光滑试件的蠕变与应力松弛进行的数值模拟(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、用ABAQUS对光滑试件的蠕变与应力松弛进行的数值模拟(论文提纲范文)
(1)基于自阻加热的小曲率钛合金板带成形工艺研究(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与意义 |
1.1.1 课题研究背景 |
1.1.2 课题研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 自阻加热技术研究现状 |
1.2.2 小曲率弯曲成形工艺研究现状 |
1.2.3 钛合金板带成形理论研究现状 |
1.3 本文主要研究内容 |
第2章 自阻加热温升及弯曲回弹计算 |
2.1 引言 |
2.2 自阻加热理论温升计算 |
2.2.1 自阻加热理论计算 |
2.2.2 传热学理论 |
2.2.3 散热条件的确定 |
2.3 自阻加热成形理论分析 |
2.3.1 时效效应对成形效果的影响 |
2.3.2 电致塑性对成形效果的影响 |
2.4 基于成形工艺的回弹角计算 |
2.4.1 成形工艺的确定 |
2.4.2 基于高温与应力松弛时效理论下的回弹计算 |
2.5 本章小结 |
第3章 热弯曲成形计算的力学参数的确定 |
3.1 引言 |
3.2 TC4 钛合金不同温度下力学性能的实验确定 |
3.2.1 Zwick/Roell Z010微拉伸实验设备 |
3.2.2 实验方案与实验目的 |
3.2.3 实验结果及数据处理 |
3.2.4 结果分析与屈服函数拟合 |
3.3 应力松弛时效成形参数的确定 |
3.3.1 RDL应力松弛实验 |
3.3.2 实验方案与实验目的 |
3.3.3 实验数据及处理 |
3.3.4 热弯曲成形模型中时效参数的确定 |
3.4 结果分析 |
3.4.1 实验结果分析 |
3.4.2 热弯曲成形模型参数的确定 |
3.5 本章小结 |
第4章 基于自阻加热温升计算的参数确定 |
4.1 引言 |
4.2 实验方案及实验目的 |
4.3 自阻加热实验平台的搭建 |
4.4 实验数据处理 |
4.4.1 温升曲线的提取 |
4.4.2 基于实验的综合散热系数的确定 |
4.5 结果分析 |
4.6 本章小结 |
第5章 基于ABAQUS的三维有限元数值模拟 |
5.1 引言 |
5.2 ABAQUS数值模拟的数据条件 |
5.3 TC4板材的ABAQUS电-热耦合温度场仿真 |
5.3.1 不同长度板材的温度场仿真 |
5.3.2 不同厚度板材的温度场仿真 |
5.3.3 不同宽度板材的温度场仿真 |
5.4 基于成形工艺的ABAQUS电-热-固耦合的数值模拟 |
5.5 本章小结 |
第6章 自阻加热成形效果的验证分析 |
6.1 引言 |
6.2 成形实验平台的搭建 |
6.2.1 成形模具的制作 |
6.2.2 试件处理与测温系统 |
6.3 实验方案与曲率提取 |
6.3.1 实验方案的确定 |
6.3.2 弯曲成形后的曲率提取 |
6.4 实验结果处理分析与验证 |
6.4.1 实验结果分析 |
6.4.2 实验结果的理论验证 |
6.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
致谢 |
(2)粒料基层沥青路面层间剪切性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 问题的提出和研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 粒料基层的研究现状 |
1.2.2 层间稳定性研究现状 |
1.2.3 国内外研究现状评述 |
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 粒料基层沥青路面材料模型的选用 |
2.1 材料模型的选用思路 |
2.2 沥青混凝土面层粘弹性模型 |
2.2.1 沥青混凝土材料的力学性能 |
2.2.2 粘弹性材料的本构模型 |
2.2.3 粘弹性模型参数选择 |
2.3 层间内聚力模型 |
2.3.1 层间沥青材料的力学性能 |
2.3.2 内聚力准则 |
2.3.3 内聚力模型的参数选择 |
2.4 粒料基层随机骨料模型 |
2.4.1 粒料基层的力学性能 |
2.4.2 随机骨料模型的建立及参数的选择 |
2.5 本章小结 |
第三章 复合结构模型建立及层间骨料嵌入率影响分析 |
3.1 Abaqus软件介绍 |
3.2 复合结构模型建立 |
3.2.1 几何模型的建立 |
3.2.2 材料参数 |
3.2.3 边界条件的设置和网格的划分 |
3.3 骨料嵌入率的定义 |
3.4 引入层间骨料嵌入率的必要性 |
3.5 层间骨料嵌入的破坏状态 |
3.6 平均嵌入深度的影响分析 |
3.7 本章小结 |
第四章 粒料基层沥青路面层间剪切性能的数值模拟分析 |
4.1 影响因素选择 |
4.2 竖向荷载对层间剪切性能的影响分析 |
4.3 水平剪切速度对层间剪切性能的影响分析 |
4.4 沥青洒布量对层间剪切性能的影响分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 粒料基层沥青路面“不脱模”层间剪切试验研究 |
5.1 “不脱模”层间剪切试验设计 |
5.1.1 试件材料选择 |
5.1.2 “不脱模”试件模具的设计 |
5.1.3 “不脱模”试件的制作 |
5.2 “不脱模”层间剪切试验过程 |
5.3 基于试验的层间结构失效行为分析 |
5.4 试验结果分析 |
5.5 试验与数值模拟结果对比 |
5.6 本章小结 |
第六章 粒料基层沥青路面层间剪切性能预估 |
6.1 基于理论的剪切性能预估 |
6.2 基于试验的剪切性能预估 |
6.3 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及读研期间主要科研成果 |
(3)金属材料缺口试件考虑应变梯度的多轴低周疲劳寿命评估(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 金属疲劳问题及其研究 |
1.3 缺口疲劳问题及其研究 |
1.4 应变梯度理论的发展 |
1.4.1 尺寸效应 |
1.4.2 高阶应变梯度理论 |
1.4.3 低阶应变梯度理论 |
1.5 本文的主要研究工作 |
第二章 Q235钢单轴拉压疲劳试验研究 |
2.1 引言 |
2.2 试验设备及基本试验流程 |
2.3 试验材料及试件 |
2.4 光滑试件单轴拉压疲劳试验 |
2.4.1 光滑试件疲劳试验结果 |
2.4.2 Q235材料的循环硬化 |
2.5 缺口试件单轴拉压疲劳试验 |
2.5.1 缺口试件拉压疲劳试验的应变控制 |
2.5.2 缺口试件单轴拉压疲劳试验结果分析 |
2.5.3 缺口对试件单轴拉压疲劳寿命的影响 |
2.6 小结 |
第三章 FGH96合金高温多轴疲劳试验研究 |
3.1 引言 |
3.2 试验材料及试件 |
3.3 光滑试件高温疲劳试验 |
3.3.1 加载路径 |
3.3.2 光滑试件高温疲劳试验 |
3.3.3 光滑试件高温疲劳试验循环硬化现象 |
3.3.4 光滑实心试件的多轴疲劳寿命规律 |
3.3.5 以等效应力评估高温多轴疲劳试验规律 |
3.3.6 以各轴峰值应力评估高温多轴疲劳试验规律 |
3.4 缺口试件疲劳试验 |
3.4.1 缺口试件高温多轴疲劳试验结果分析 |
3.4.2 缺口对试件多轴疲劳寿命的影响 |
3.5 光滑试件高温棘轮行为 |
3.6 光滑试件疲劳断口形貌 |
3.6.1 FGH96实心试件疲劳断口形貌 |
3.6.2 FGH96空心试件疲劳断口形貌 |
3.7 小结 |
第四章 考虑应变梯度的循环塑性本构模型 |
4.1 引言 |
4.2 建立考虑应变梯度的Chaboche模型 |
4.3 考虑应变梯度Chaboche模型的有限元实现 |
4.4 模型参数确定 |
4.5 缺口试件局部应变分布的测定方法 |
4.6 考虑应变梯度影响的Chaboche模型的有效性检验 |
4.6.1 模型对考虑应变梯度效应的细丝扭转试验的数值模拟 |
4.6.2 模型对考虑应变梯度效应的材料循环加载行为的数值模拟 |
4.7 小结 |
第五章 基于应变梯度的缺口试件疲劳寿命预测及评估 |
5.1 引言 |
5.2 Q235和FGH96材料的疲劳寿命曲线 |
5.3 受应变梯度影响的试件危险点处应变幅的确定 |
5.3.1 有限元法计算Q235试件危险点处应变幅 |
5.3.2 临界距离法计算Q235试件危险点处应变幅 |
5.3.3 有限元法计算FGH96试件危险点处应变幅 |
5.3.4 临界距离法计算FGH96试件危险点处应变幅 |
5.4 采用修正的有限元法评估缺口试件的疲劳寿命 |
5.4.1 新模型对缺口试件单轴拉压疲劳寿命的评估 |
5.4.2 新模型对光滑实心试件多轴疲劳寿命的评估 |
5.4.3 新模型对缺口实心试件多轴疲劳寿命的评估 |
5.5 小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 本文创新点 |
6.3 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间参与的科研项目 |
攻读学位期间发表论文情况 |
(4)基床沥青混凝土层全温度域动力特性与结构设计研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 沥青混凝土在铁路工程中的应用 |
1.2.2 沥青混凝土粘弹性本构模型 |
1.2.3 铁路轨下基础力学分析理论与方法 |
1.2.4 铁路沥青混凝土层结构设计 |
1.3 主要研究内容 |
1.4 技术路线 |
第二章 分数阶导数粘弹性本构模型研究 |
2.1 经典粘弹性本构关系 |
2.1.1 线粘弹性关系简介 |
2.1.2 经典粘弹性本构模型 |
2.2 分数阶导数粘弹性本构模型概述 |
2.2.1 分数阶导数基本元件 |
2.2.2 基于弹壶元件构造的分数阶导数本构模型 |
2.2.3 基于抛物线元件构造的分数阶导数本构模型 |
2.3 分数阶导数粘弹性本构模型数值算法 |
2.3.1 分数阶导数数值算法 |
2.3.2 弹壶元件的应力数值算法 |
2.3.3 典型分数阶导数本构模型的应力数值算法 |
2.3.4 分数阶导数本构模型有限元子程序验证 |
2.4 本章小结 |
第三章 基床沥青混凝土全温度域动态特性研究 |
3.1 基床沥青混凝土实体工程应用 |
3.1.1 材料组成设计 |
3.1.2 室内性能试验 |
3.1.3 现场实施 |
3.2 基床沥青混凝土动态特性 |
3.2.1 无砟轨道基床表层频响特性 |
3.2.2 动态模量试验 |
3.2.3 全温度域动态力学特性 |
3.3 分数阶导数本构模型动态粘弹性参数识别 |
3.3.1 本构参数识别方法 |
3.3.2 广义Maxwell模型参数识别结果 |
3.3.3 分数阶导数模型参数识别结果 |
3.3.4 不同本构模型统计参数对比分析 |
3.3.5 动态模量试验有限元模拟 |
3.4 本章小结 |
第四章 基床沥青混凝土层动力响应研究 |
4.1 车辆—轨道—路基耦合动力有限元分析模型 |
4.1.1 动力学分析基本原理 |
4.1.2 车辆系统动力学模型 |
4.1.3 轨道与路基系统动力学模型 |
4.1.4 轮轨耦合关系 |
4.1.5 高速铁路轨道不平顺谱 |
4.1.6 边界条件 |
4.1.7 模型验证 |
4.2 动力响应特征及分析指标 |
4.2.1 纵向不利荷位 |
4.2.2 空间分布特征 |
4.2.3 动力响应指标 |
4.3 与传统防水结构层对比 |
4.4 动力响应影响因素分析 |
4.4.1 列车轴重 |
4.4.2 列车速度 |
4.4.3 沥青混凝土层温度 |
4.4.4 基床表层厚度组合 |
4.4.5 级配碎石层模量 |
4.5 本章小结 |
第五章 基床沥青混凝土层温度效应研究 |
5.1 温度效应分析模型 |
5.1.1 基本模型 |
5.1.2 传热学边界条件 |
5.2 温度效应试验与模型验证 |
5.2.1 试验段概况 |
5.2.2 模型验证 |
5.3 轨道结构温度场特性 |
5.3.1 历史气象资料 |
5.3.2 温度变化规律 |
5.3.3 温度梯度变化规律 |
5.3.4 基床沥青混凝土层温度预估公式 |
5.4 温度效应影响因素分析 |
5.4.1 上部轨道结构温度梯度 |
5.4.2 沥青混凝土层温度 |
5.4.3 沥青混凝土层厚度 |
5.4.4 复合土工布长度 |
5.5 基于响应面法的温度效应预估模型 |
5.5.1 响应面法的基本概念 |
5.5.2 响应面试验设计方法 |
5.5.3 响应面函数回归分析 |
5.6 本章小结 |
第六章 基床沥青混凝土层结构设计研究 |
6.1 工作状态与破坏模式 |
6.1.1 工作状态 |
6.1.2 破坏模式 |
6.2 荷载作用简化计算模型 |
6.2.1 路基面荷载分布 |
6.2.2 半解析有限元模型 |
6.2.3 程序有效性验证 |
6.3 结构设计参数 |
6.3.1 交通参数 |
6.3.2 环境参数 |
6.3.3 材料参数 |
6.4 结构设计验算 |
6.4.1 低温开裂验算 |
6.4.2 列车荷载作用疲劳开裂验算 |
6.4.3 结构缝处被动拉伸验算 |
6.5 结构设计流程 |
6.6 结构设计算例 |
6.7 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 创新点 |
7.3 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻博期间的学术经历与成果 |
(5)卷曲纤维增强复合材料力学性能及损伤机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究意义与背景 |
1.2 卷曲纤维增强复合材料研究现状 |
1.2.1 卷曲纤维增强软基质复合材料多尺度结构与力学行为研究 |
1.2.2 卷曲纤维增强聚合物基复合材料结构及其力学分析研究 |
1.2.3 卷曲纤维增强复合材料建模理论与方法研究 |
1.3 本文主要研究目的与内容 |
第12章 卷曲纤维增强复合材料建模理论与本构模型 |
2.1 引言 |
2.2 卷曲纤维形态结构表征 |
2.2.1 平面卷曲纤维结构的数学描述 |
2.2.2 空间卷曲纤维结构的数学描述 |
2.3 超弹性卷曲/螺旋纤维增强复合材料本构理论 |
2.3.1 超弹性材料应变能函数基本方程 |
2.3.2 基于应变不变量的各向异性超弹性本构模型 |
2.4 超弹性卷曲纤维增强复合材料损伤本构理论 |
2.4.1 超弹性纤维和基体材料损伤本构理论 |
2.4.2 纤维与基体界面损伤理论 |
2.5 本章小结 |
第3章 平面卷曲纤维增强复合材料单胞力学性能及参数效应分析 |
3.1 引言 |
3.2 平面卷曲纤维增强复合材料单胞数值分析模型构建 |
3.2.1 材料属性及网格划分 |
3.2.2 周期性边界条件和载荷的定义 |
3.2.3 复合材料单胞有限元模型验证 |
3.3 平面卷曲纤维形态结构参数对复合材料单胞的力学性能的影响 |
3.3.1 单一形态结构参数对材料力学性能的影响 |
3.3.2 组合形态结构参数对材料力学性能的影响 |
3.4 本章小结 |
第4章 空间卷曲纤维增强复合材料单胞力学性能及损伤分析 |
4.1 引言 |
4.2 VUANISOHYPER_INV用户子程序及其实现 |
4.2.1 VUANISOHYPER_INV中不变量的定义规则 |
4.2.2 VUANISOHYPER_INV子程序中自定义变量 |
4.2.3 VUANISOHYPER_INV在 ABAQUS中的实现 |
4.3 超弹性损伤用户子程序VUANISOHYPER_INV的模型验证 |
4.3.1 各向异性超弹性用户子程序VUANISOHYPER_INV的模型验证 |
4.3.2 用户损伤子程序模型验证 |
4.4 空间卷曲纤维增强复合材料单胞损伤力学性能分析 |
4.4.1 纤维形态结构对软基质复合材料单胞损伤力学性能的影响 |
4.4.2 纤维损伤参数对软基质复合材料单胞损伤力学行为的影响 |
4.4.3 界面效应对软基质复合材料单胞细观损伤力学行为的影响 |
4.5 本章小结 |
第15章 平面卷曲芳纶/环氧复合材料力学性能与细观损伤实验研究与分析 |
5.1 引言 |
5.2 微卷曲芳纶/环氧复合材料制备与拉伸实验方案设计 |
5.2.1 芳纶/环氧复合材料板的制备 |
5.2.2 离轴拉伸实验方法 |
5.2.3 应变云图测量实验 |
5.2.4 微观形貌观测实验 |
5.3 微卷曲芳纶/环氧复合材料的损伤力学性能研究 |
5.4 固化温度与微卷曲芳纶/环氧复合材料力学性能非单调相关机理分析 |
5.4.1 基于材料微观损伤形貌的非单调性相关机理分析 |
5.4.2 基于材料应变场分布的非单调性相关机理分析 |
5.5 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 A 攻读学位期间发表的学术成果目录 |
附录 B 攻读学位期间所主持或参加的科研项目 |
(6)拉剪复合载荷下螺栓的蠕变-疲劳试验及评定方法(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.2 国内外螺栓拉剪实验研究进展 |
1.2.1 螺栓拉剪理论研究 |
1.2.2 螺栓拉剪实验研究 |
1.3 高温疲劳蠕变研究进展 |
1.3.1 螺栓的疲劳蠕变实验研究 |
1.3.2 疲劳蠕变寿命预测研究 |
1.4 研究内容 |
第2章 拉-剪复合载荷下316螺栓高温蠕变-疲劳试验 |
2.1 引言 |
2.2 拉伸实验方案 |
2.2.1 实验装置及材料 |
2.2.2 夹具设计 |
2.2.3 实验参数 |
2.3 不同夹具下316螺栓拉伸实验 |
2.3.1 拉伸实验结果分析 |
2.4 316 螺栓高温蠕变-疲劳实验 |
2.4.1 0°加载路径下蠕变-疲劳实验 |
2.4.2 45°加载路径下蠕变-疲劳实验 |
2.4.3 90°加载路径下蠕变-疲劳实验 |
2.5 不同加载路径下的实验数据对比 |
2.6 滞弹性行为分析 |
2.6.1 蠕变-疲劳载荷下的滞弹性行为 |
2.6.2 剪切载荷下滞弹性分析 |
2.6.3 拉剪复合载荷下滞弹性分析 |
2.6.4 拉伸载荷下滞弹性分析 |
2.7 本章小结 |
第3章 拉剪复合载荷下316螺栓蠕变-疲劳断口分析 |
3.1 引言 |
3.2 断裂机理 |
3.3 不同加载路径下316螺栓断口形貌分析 |
3.3.1 0°加载路径下螺栓断口微观形貌分析 |
3.3.2 45°加载路径下螺栓断口微观形貌分析 |
3.3.3 90°加载路径下螺栓断口微观形貌分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 拉剪复合载荷下316螺栓蠕变-疲劳寿命预测方法 |
4.1 引言 |
4.2 316 螺栓高温拉剪疲劳寿命预测方法 |
4.3 峰值保持时间对316螺栓高温拉剪寿命的影响 |
4.4 基于平均变形速率对316螺栓高温拉剪寿命预测方法 |
4.5 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 创新点 |
5.3 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果 |
致谢 |
(7)冻融循环条件下玄武岩纤维增强沥青混合料的损伤特性及细观机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 玄武岩纤维增强沥青混合料的国内外现状 |
1.2.2 冻融条件下沥青混合料的性能损伤及衰变机理研究 |
1.2.3 沥青混合料的粘弹性表征方法 |
1.3 本文的研究内容 |
第2章 玄武岩纤维增强沥青混合料的宏观唯象冻融损伤特性研究 |
2.1 引言 |
2.2 试验材料与试件制备 |
2.2.1 原材料 |
2.2.2 矿料级配 |
2.2.3 玄武岩纤维增强沥青混合料试件的制备 |
2.3 冻融作用下玄武岩纤维增强沥青混合料宏观力学性能衰变规律 |
2.3.1 单轴压缩试验 |
2.3.2 低温劈裂试验 |
2.3.3 动态间接拉伸劲度模量试验 |
2.4 冻融作用下玄武岩纤维增强沥青混合料断裂过程的声学特性表征 |
2.4.1 声发射技术及参数 |
2.4.2 压缩作用下玄武岩纤维增强沥青混合料断裂特征 |
2.4.3 劈裂作用下玄武岩纤维增强沥青混合料断裂特征 |
2.5 本章小结 |
第3章 玄武岩纤维增强沥青混合料冻融损伤细观特征及机理研究 |
3.1 引言 |
3.2 沥青混合料X-ray CT断层扫描技术 |
3.2.1 X-ray CT断层扫描技术 |
3.2.2 沥青混合料X-ray CT图像采集 |
3.2.3 沥青混合料X-ray CT图像处理 |
3.3 冻融循环作用下玄武岩纤维增强沥青混合料的细观特征分析 |
3.3.1 沥青混合料内部结构的细观特征参数 |
3.3.2 孔隙率 |
3.3.3 连通孔隙率 |
3.3.4 孔隙数目 |
3.3.5 平均孔隙直径 |
3.4 基于灰色关联理论分析玄武岩纤维增强沥青混合料宏细观冻融损伤 |
3.4.1 灰色关联分析理论 |
3.4.2 沥青混合料宏观力学损伤与细观特征参数之间的关联度分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 基于动静态试验的玄武岩纤维增强沥青混合料粘弹特性表征分析 |
4.1 引言 |
4.2 沥青混合料粘弹性力学的基本理论 |
4.2.1 基本粘弹性模型理论 |
4.2.2 广义Maxwell模型与广义Kelvin模型 |
4.2.3 蠕变柔量与松弛模量之间的相互转换 |
4.2.4 粘弹性材料的动态力学响应 |
4.2.5 时间-温度等效原理 |
4.3 利用单轴压缩蠕变试验表征玄武岩纤维增强沥青混合料粘弹性行为 |
4.3.1 玄武岩纤维增强沥青混合料的单轴压缩蠕变试验 |
4.3.2 玄武岩纤维增强沥青混合料的蠕变特性分析 |
4.3.3 玄武岩纤维增强沥青混合料的松弛特性分析 |
4.4 利用动态模量试验表征玄武岩纤维增强沥青混合料粘弹性行为 |
4.4.1 玄武岩纤维增强沥青混合料的动态模量试验 |
4.4.2 玄武岩纤维增强沥青混合料动态模量及相位角的确定 |
4.4.3 玄武岩纤维增强沥青混合料储能模量及损耗模量的确定 |
4.5 本章小结 |
第5章 基于静态蠕变试验评价玄武岩纤维增强沥青混合料在冻融作用下的粘弹特性变化 |
5.1 引言 |
5.2 冻融作用下玄武岩纤维增强沥青混合料的蠕变特性变化 |
5.2.1 冻融作用下玄武岩纤维增强沥青混合料的蠕变柔量曲线 |
5.2.2 冻融作用对玄武岩纤维增强沥青混合料的蠕变特性影响分析 |
5.3 冻融作用下玄武岩纤维增强沥青混合料的松弛特性变化 |
5.3.1 冻融作用下玄武岩纤维增强沥青混合料的松弛模量曲线 |
5.3.2 冻融作用对玄武岩纤维增强沥青混合料的松弛特性影响分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 基于动态模量试验评价玄武岩纤维增强沥青混合料在冻融作用下的动态粘弹性力学响应 |
6.1 引言 |
6.2 冻融作用对沥青混合料动态模量及相位角的影响分析 |
6.2.1 冻融作用下玄武岩纤维沥青混合料的动态模量与相位角参数 |
6.2.2 冻融作用下玄武岩纤维沥青混合料动态模量与相位角主曲线 |
6.2.3 冻融作用下玄武岩纤维沥青混合料的动态模量比 |
6.3 冻融作用对玄武岩纤维增强沥青混合料储能及损耗模量的影响分析 |
6.3.1 冻融作用下玄武岩纤维增强沥青混合料的储能模量 |
6.3.2 冻融作用下玄武岩纤维增强沥青混合料的损耗模量 |
6.4 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
作者简介及科研成果 |
致谢 |
(8)蓄盐沥青磨耗层技术研究(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 国内外研究现状 |
1.2.1 传统式道路除冰雪技术 |
1.2.2 主动型融冰雪路面 |
1.2.3 融雪抑冰材料的发展 |
1.2.4 现有蓄盐路面研究的研究 |
1.3 主要研究内容与技术路线图 |
1.3.1 主要研究内容 |
1.3.2 技术路线图 |
第二章 添加抗冻剂的沥青胶浆的性能对比与研究 |
2.1 材料及其基本性质 |
2.1.1 沥青与改性剂 |
2.1.2 填料 |
2.2 沥青胶浆的制备 |
2.2.1 HEA改性沥青的制备 |
2.2.2 矿粉的置换及胶浆制备 |
2.3 不同类型胶浆的基本物理性质测定 |
2.3.1 三大指标 |
2.3.2 布氏粘度 |
2.4 胶浆的流变学研究 |
2.4.1 温度扫描试验 |
2.4.2 多重应力蠕变恢复试验 |
2.4.3 时温等效原则 |
2.4.4 模量与相位角主曲线 |
2.4.5 m值与蠕变劲度 |
2.5 流变学方法探究填料与Icebane与沥青的相互作用 |
2.6 利用FTIR探究Icebane与沥青的相互作用 |
2.7 本章小结 |
第三章 抗冻铺装磨耗层的路用性能对比与研究 |
3.1 材料及配合比设计 |
3.1.1 原材料 |
3.1.2 配合比设计 |
3.2 高温稳定性能 |
3.3 水稳定性能 |
3.4 低温抗裂性能 |
3.5 表面抗滑性能 |
3.6 与集料的粘附性 |
3.7 本章小结 |
第四章 抗冻铺装磨耗层耐久性的研究 |
4.1 短期老化对磨耗层高温性质的影响 |
4.2 长期老化对磨耗层低温性质的影响 |
4.3 长期老化对磨耗层水稳定性的影响 |
4.4 水稳定性的长期变化 |
4.5 基于MMLS的蓄盐磨耗层长期性能评价 |
4.5.1 试验介绍 |
4.5.2 试验结果 |
4.6 本章小结 |
第五章 水、温度、荷载对磨耗层的影响分析 |
5.1 浸水条件下盐分析出的变化情况 |
5.2 浸水循环作用对低温抗裂性的影响 |
5.3 水-温度-动静荷载作用下对盐分的析出的影响 |
5.4 本章小结 |
第六章 路面-冰面-车轮三者耦合的有限元分析 |
6.1 冰层与路面联结强度的影响因素 |
6.2 蓄盐沥青磨耗层层间接触关系分析 |
6.3 三维模型建立及材料参数确定 |
6.3.1 基本假设及模型 |
6.3.2 接触关系与约束条件 |
6.3.3 网格划分 |
6.3.4 路面结构及其参数 |
6.4 三维动荷载作用下破冰效果分析 |
6.4.1 动荷载作用下有限元方程 |
6.4.2 竖向动荷载及车轮的纵向作用力 |
6.4.3 冰层底部最大应变 |
6.5 二维模型建立 |
6.5.1 轮胎与地面之间的作用力 |
6.5.2 磨耗层表面层的二维结构建立 |
6.6 二维动态荷载作用下破冰效果分析 |
6.7 本章小结 |
第七章 抗冻效果的验证 |
7.1 界面粘结强度的测试方法 |
7.2 抗冻黏效果验证 |
7.2.1 落锤试验 |
7.2.2 法向冻黏强度 |
7.2.3 切向冻黏强度 |
7.3 轮载破冰效果验证 |
7.4 本章小结 |
第八章 试验路铺筑与工程应用研究 |
8.1 试验路实体工程概述 |
8.2 基本材料参数 |
8.3 配合比设计 |
8.4 路用性能检验 |
8.4.1 高温性能验证 |
8.4.2 水稳定性验证 |
8.4.3 低温抗裂性能试验 |
8.4.4 渗水系数测定 |
8.5 混合料生产与施工 |
8.6 本章小结 |
结论与展望 |
本文主要结论 |
待研究问题及展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(9)低屈服点钢剪切型阻尼器滞回性能与疲劳性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 低屈服点钢性能研究 |
1.3 位移型耗能器的分类及研究 |
1.4 剪切型阻尼器的发展及研究现状 |
1.4.1 低屈服点钢剪切型阻尼器国外研究现状 |
1.4.2 低屈服点钢剪切型阻尼器国内研究现状 |
1.4.3 低屈服点钢剪切型阻尼器研究现状总结 |
1.5 低周疲劳损伤分析研究历史及现状 |
1.5.1 疲劳的定义及分类 |
1.5.2 疲劳的主要影响因素 |
1.5.3 低周疲劳研究历史 |
1.6 本文主要研究内容 |
第二章 低屈服点钢剪切型阻尼器基本理论 |
2.1 引言 |
2.2 低屈服点钢剪切型阻尼器减震技术原理 |
2.3 低屈服点钢剪切型阻尼器理论公式 |
2.4 低屈服点钢剪切型阻尼器恢复力模型 |
2.4.1 理想弹塑性模型 |
2.4.2 双线性模型 |
2.4.3 Ramberg-Osgood模型 |
2.4.4 Bouc-Wen模型 |
2.5 本章小结 |
第三章 低屈服点钢剪切型阻尼器试验研究 |
3.1 引言 |
3.2 低屈服点钢材料性能试验 |
3.3 试件设计及参数 |
3.4 试验装置与加载方法 |
3.4.1 试验加载设备 |
3.4.2 试验加载制度 |
3.5 试验结果及分析 |
3.5.1 试件破坏形式 |
3.5.2 滞回曲线试验结果及分析 |
3.5.3 剪力-剪切位移骨架曲线 |
3.5.4 超强系数 |
3.5.5 刚度退化 |
3.5.6 耗能能力 |
3.5.7 等效粘滞阻尼系数 |
3.5.8 平均耗能指数 |
3.6 本章小结 |
第四章 低屈服点钢剪切型阻尼器有限元分析 |
4.1 引言 |
4.2 低屈服点钢剪切型阻尼器数值型建立 |
4.2.1 材料的本构模型 |
4.2.2 材料强化模型 |
4.2.3 网格划分 |
4.2.4 模型初始缺陷引入 |
4.2.5 边界条件 |
4.2.6 加载制度 |
4.2.7 求解设置 |
4.3 有限元分析结果 |
4.3.1 屈曲分析模拟结果 |
4.3.2 滞回分析结果 |
4.3.3 刚度退化 |
4.3.4 耗能能力 |
4.3.5 等效粘滞阻尼系数 |
4.3.6 耗能系数 |
4.4 剪切型阻尼器薄膜效应的分析与讨论 |
4.4.1 有限元模型以及加载制度 |
4.4.2 有限元模拟结果 |
4.5 本章小结 |
第五章 低屈服点钢剪切型阻尼器低周疲劳性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 疲劳分析基本理论 |
5.2.1 线性疲劳累积损伤理论 |
5.2.2 双线性疲劳损伤累积理论 |
5.2.3 非线性累积损伤理论 |
5.2.4 可靠度析分方法 |
5.3 低周疲劳寿命模型 |
5.4 Manson-Coffin疲劳寿命模型应用 |
5.4.1 Manson-Coffin模型及其修正 |
5.4.2 疲劳参数估算方法 |
5.5 剪切型阻尼器疲劳寿命模拟 |
5.5.1 疲劳分析过程 |
5.5.2 疲劳分析结果与验证 |
5.6 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 课题研究结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 攻读硕士学位期间所取得的成果 |
(10)红土砾料高填方涵洞EPS板减荷研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 选题研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 红土砾料研究现状 |
1.2.2 EPS材料研究现状 |
1.2.3 高填方涵洞土压力特点与减荷技术研究现状 |
1.3 主要研究内容及技术路线 |
1.3.1 本文研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第二章 红土砾料高填方涵洞EPS板减荷现场试验 |
2.1 依托工程概况 |
2.2 现场红土砾料物理性质分析 |
2.3 测试内容及仪器埋设 |
2.3.1 主要测试内容 |
2.3.2 传感器选定 |
2.3.3 传感器埋设 |
2.3.4 EPS板铺设及填土过程 |
2.4 测试结果及分析 |
2.4.1 土压力测试结果及分析 |
2.4.2 沉降测试结果及分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 EPS板力学性能研究 |
3.1 EPS材料力学化学性质 |
3.2 EPS板单轴压缩试验 |
3.2.1 试验目的 |
3.2.2 EPS试件制备 |
3.2.3 EPS无侧限压缩试验 |
3.2.4 无侧限压缩试验结果与分析 |
3.3 单轴压缩实验的数值模拟分析 |
3.3.1 模型参数 |
3.3.2 数值模拟结果分析 |
3.4 EPS板减荷原理分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 高填方涵洞减荷模型试验 |
4.1 室内模型试验设计 |
4.1.1 相似原理与模型相似比 |
4.1.2 模型设计 |
4.1.3 主要测试内容与测点布置 |
4.1.5 试验方案 |
4.2 试验结果及分析 |
4.2.1 不同厚度EPS板卸载的试验结果及分析 |
4.2.2 不同密度EPS板卸载的试验结果及分析 |
4.3 模型试验与现场试验结果比较 |
4.4 本章小结 |
第五章 红土砾料高填方涵洞EPS板减荷有限元分析 |
5.1 有限元模型建立 |
5.1.1 有限元材料模型 |
5.1.2 三维有限元模型建立 |
5.1.3 分层填土模拟 |
5.2 有限元参数确定 |
5.3 有限元计算结果及分析 |
5.3.1 原位试验结果与数值模拟对比 |
5.3.2 EPS板的减荷效果 |
5.3.3 密度对EPS板减荷效果影响 |
5.3.4 厚度对EPS板减荷效果影响 |
5.3.5 铺设高度对EPS板高填方涵洞减荷效果影响 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 本文创新点 |
6.3 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目 |
四、用ABAQUS对光滑试件的蠕变与应力松弛进行的数值模拟(论文参考文献)
- [1]基于自阻加热的小曲率钛合金板带成形工艺研究[D]. 刘国乾. 燕山大学, 2021(01)
- [2]粒料基层沥青路面层间剪切性能研究[D]. 芦川. 安徽建筑大学, 2021(08)
- [3]金属材料缺口试件考虑应变梯度的多轴低周疲劳寿命评估[D]. 秦胜欢. 广西大学, 2021(01)
- [4]基床沥青混凝土层全温度域动力特性与结构设计研究[D]. 周杰. 东南大学, 2021
- [5]卷曲纤维增强复合材料力学性能及损伤机理研究[D]. 刘丽. 湖南大学, 2020(02)
- [6]拉剪复合载荷下螺栓的蠕变-疲劳试验及评定方法[D]. 张啸海. 武汉工程大学, 2020(01)
- [7]冻融循环条件下玄武岩纤维增强沥青混合料的损伤特性及细观机理研究[D]. 王文盛. 吉林大学, 2020(08)
- [8]蓄盐沥青磨耗层技术研究[D]. 单宝增. 长安大学, 2020(06)
- [9]低屈服点钢剪切型阻尼器滞回性能与疲劳性能研究[D]. 潘加宝. 昆明理工大学, 2020(05)
- [10]红土砾料高填方涵洞EPS板减荷研究[D]. 罗吕青. 武汉理工大学, 2020(08)