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HTPB推进剂拉压不对称黏弹塑性本构模型

国防科技大学学报 2025年第1期47卷 51-58页

作者：邓旷威李海阳申志彬国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073 空天任务智能规划与仿真湖南省重点实验室湖南长沙410073

为了研究HTPB推进剂拉伸、压缩蠕变变化规律,设计并分别开展了1 000 s拉伸、1 000 s压缩与28 d拉伸蠕变试验;同时,引入圣维南体与拉压不对称因子,建立了考虑拉压不对称的推进剂黏弹塑性本构模型;通过拟合与分析本构方程中的参数,得到了... 详细信息

为了研究HTPB推进剂拉伸、压缩蠕变变化规律,设计并分别开展了1 000 s拉伸、1 000 s压缩与28 d拉伸蠕变试验;同时,引入圣维南体与拉压不对称因子,建立了考虑拉压不对称的推进剂黏弹塑性本构模型;通过拟合与分析本构方程中的参数,得到了该方程的适用范围。结果表明:推进剂蠕变变形行为受应力水平影响较大;同一应力水平下,拉伸蠕变的黏弹性变形大小约为压缩蠕变的1.62倍;压缩屈服应力为拉伸屈服应力的3.82倍。因此,拉压不对称黏弹塑性本构模型可以较好地表征低应力水平下推进剂蠕变的响应行为。所得结论和研究方法为固体发动机结构完整性分析与贮存寿命评估提供了参考依据。

关键词： HTPB推进剂蠕变拉压不对称本构模型黏弹塑性

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粗粒土三阶状态相关本构模型研究

岩土工程学报 2025年第2期47卷 234-242页

作者：郭万里蔡正银朱俊高南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210024 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室河海大学江苏南京210024

岩土工程中普遍存在材料空间变异性问题,对粗粒土而言,其空间变异性主要体现在颗粒级配与密度的非均匀分布。然而,经典的状态相关理论只能描述密度与应力水平这两个状态量的影响,建立能综合考虑级配、密度和应力水平的粗粒土三阶状态相... 详细信息

岩土工程中普遍存在材料空间变异性问题,对粗粒土而言,其空间变异性主要体现在颗粒级配与密度的非均匀分布。然而,经典的状态相关理论只能描述密度与应力水平这两个状态量的影响,建立能综合考虑级配、密度和应力水平的粗粒土三阶状态相关本构模型是精细化模拟的迫切需求。通过引入归一化级配参数来定量表征粗粒土初始级配的变化,在此基础上提出了考虑级配、密度和应力水平影响的等向固结线和临界状态线方程,并结合广义塑性理论,建立了粗粒土三阶状态相关本构模型。验证结果表明,该模型仅采用一套模型参数,就能较好地反映粗粒土在不同级配、不同密度、不同围压条件下的应力应变特性,可应用于粗粒土工程中考虑材料空间变异性的数值分析。

关键词：粗粒土级配临界状态三阶状态相关本构模型

激光熔覆Inconel 625合金高温高应变率下的力学行为及本构模型

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材料导报 2025年第4期39卷 186-192页

作者：雷经发赵晨霞刘涛沈朝阳李思悦安徽建筑大学机械与电气工程学院合肥230601 工程机械智能制造安徽省教育厅重点实验室合肥230601

为研究激光熔覆Inconel 625(IN625)合金在高温高应变率下的力学行为,制备激光熔覆IN625合金试样,获取了试样在四种温度(25℃,600℃,800℃,1 000℃)和三种应变率(1 000 s^(-1),2 000 s^(-1),3 000 s^(-1))下的压缩应力-应变曲线,并构建... 详细信息

为研究激光熔覆Inconel 625(IN625)合金在高温高应变率下的力学行为,制备激光熔覆IN625合金试样,获取了试样在四种温度(25℃,600℃,800℃,1 000℃)和三种应变率(1 000 s^(-1),2 000 s^(-1),3 000 s^(-1))下的压缩应力-应变曲线,并构建了适用的本构模型。结果表明:激光熔覆IN625合金在四种温度和三种应变率下的应力-应变曲线均存在弹性和塑性阶段。在各温度下,材料的屈服强度和流动应力均随着应变率的增加而增大,表现出明显的应变率强化效应。在各加载应变率下,材料的流动应力和屈服强度均随着温度的升高而降低,表现出显著的温度软化效应。基于应力-应变数据,以Johnson-Cook(J-C)本构模型为基础,通过温度软化指数和应变率敏感系数拟合对模型进行修正,结果表明,模型拟合值与实验结果吻合较好,可准确地描述材料的力学行为。

关键词：激光熔覆 IN625合金高温高应变率力学行为本构模型

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织物增强橡胶基复合材料本构模型及其应用

纺织学报 2025年第1期46卷 95-102页

作者：孙戬王彤陈云辉林何刘晖成小乐西安工程大学机电工程学院陕西西安710048 西安市现代智能纺织装备重点实验室陕西西安710048

为更准确地表征织物增强橡胶基复合材料在受力变形过程中的力学性能,针对二维编织物结构,基于连续介质力学将织物增强橡胶基复合材料应变能解耦为橡胶基体应变能、纤维拉伸应变能以及纤维之间相互作用引起的剪切应变能,结合橡胶、织物... 详细信息

为更准确地表征织物增强橡胶基复合材料在受力变形过程中的力学性能,针对二维编织物结构,基于连续介质力学将织物增强橡胶基复合材料应变能解耦为橡胶基体应变能、纤维拉伸应变能以及纤维之间相互作用引起的剪切应变能,结合橡胶、织物增强复合材料的单轴拉伸及镜框剪切实验数据拟合得到本构模型参数。通过对织物增强密封带压缩仿真结果与实验数据进行比较,验证了所建立的舱门密封有限元模型的有效性,随后将织物增强橡胶基复合材料超弹性本构模型应用于飞机舱门压缩过程的模拟分析。结果表明:超弹性本构模型能够用于表征织物增强复合材料的各向异性非线性材料行为;经向/纬向纤维与密封带轴向呈0°角铺设方式的密封性能优于45°角铺设,舱门的密封性能与门框的加载量成正比关系。

关键词：机织物橡胶织物增强复合材料橡胶密封件本构模型舱门密封带密封性有限元法

SiCp/Al超低温材料流动行为和本构模型构建

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材料导报 2025年第4期39卷 200-207页

作者：郭维诚吴杰郭淼现孙启梦上海理工大学机械工程学院上海200093 内蒙动力机械研究所呼和浩特010010

碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)由于优异的综合性能在航空航天领域应用广泛,而超低温处理已被证明在材料成形工艺中能进一步提升材料性能,面对愈加苛刻的工业要求,研究SiCp/Al在超低温下的流变特性显得尤为重要。本工作通过电子... 详细信息

碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)由于优异的综合性能在航空航天领域应用广泛,而超低温处理已被证明在材料成形工艺中能进一步提升材料性能,面对愈加苛刻的工业要求,研究SiCp/Al在超低温下的流变特性显得尤为重要。本工作通过电子拉伸试验机对20%SiCp/Al进行了-196℃下准静态拉伸试验,并利用分离式霍普金森压杆装置进行了温度范围-196~20℃、应变率范围1 000~3 000 s^(-1)的动态压缩试验。结果表明,SiCp/Al的应变率强化效应不显著,而超低温对材料的流动应力具有显著的强化效果。结合位错运动、应变硬化与动态再结晶软化分析了材料流动行为的变形机制。综合考虑应变、温度和应变率对材料流变特性影响的耦合效应对所建立的Johnson Cook本构模型进行修正,对比发现,修正Johnson Cook(MJC)模型能够较好地反映材料不同条件下的流动应力,预测误差降低了50%以上。

关键词： SiCp/Al 分离式霍普金森压杆静动态力学性能超低温本构模型

螺栓连接装配式墙板结构连接节点本构模型及体系建模方法

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工程科学与技术 2025年第1期57卷 145-156页

作者：熊峰吴朝安冉明明钟亚超王宇豪四川大学深地科学与工程教育部重点实验室四川成都610065 四川大学破坏力学与工程防灾减灾四川省重点实验室四川成都610065 四川大学建筑与环境学院四川成都610065

螺栓连接装配式墙板结构体系具有建造快速、施工便捷、连接可靠、可拆卸和可修复等优势,适合低多层乡村住宅建筑,近年来工程应用逐渐增多。该体系预制墙板之间采用离散的干式螺栓连接,受力时接缝处产生滑移变形,与传统的现浇剪力墙结构... 详细信息

螺栓连接装配式墙板结构体系具有建造快速、施工便捷、连接可靠、可拆卸和可修复等优势,适合低多层乡村住宅建筑,近年来工程应用逐渐增多。该体系预制墙板之间采用离散的干式螺栓连接,受力时接缝处产生滑移变形,与传统的现浇剪力墙结构或湿法连接的剪力墙结构存在本质区别,为了分析结构体系的整体性,建立适合该结构体系的“非等同现浇”的抗震设计方法具有重要意义。本文结合已进行的螺栓连接节点轴向拉伸试验和剪切试验,提出螺栓连接节点拉伸和剪切的本构模型。在此基础上,将单个螺栓连接节点简化为3个平动自由度(x、y、z)的非线性弹簧,模拟连接节点的力学行为,建立简化计算模型。借助螺栓连接预制墙板的拟静力试验结果验证了螺栓连接节点简化模型的有效性,显示可用于分析结构体系的抗震性能。基于节点简化模型,依托Midas Gen软件,提出了螺栓连接装配式墙板结构体系的建模方法。以实际工程为例,建立了该结构的设计模型,并进行在小震、中震作用下的弹性分析及大震作用下的弹塑性时程分析。结果表明:在各地震工况下,螺栓连接装配式墙板结构体系侧向位移较小,层间位移角分别小于弹性位移角限值的1/1200和弹塑性层间位移角限值的1/120,符合规范要求,螺栓连接节点承载力满足抗震需求,墙板角部混凝土没有被压溃,说明螺栓连接装配式墙板结构体系抗震性能优越。研究成果可为螺栓连接装配式墙板结构体系的工程建设提供设计依据,为该新型结构体系的推广奠定理论基础。

关键词：装配式混凝土墙板结构螺栓连接本构模型体系建模方法抗震设计

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爆破荷载作用下煤岩本构模型参数特性研究

振动与冲击 2025年第5期44卷 263-277页

作者：张鑫刘泽功常帅陈响升薛勇林朱家亮宋鑫安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学安全科学与工程学院安徽淮南232001

为探究RHT(Riedel-Hiermaier-Thoma)本构模型和HJC(Holomquist-Johnson-Cook)本构模型在深部煤岩体爆破数值模拟中的适用性,首先基于淮北矿区深部原煤对RHT和HJC两种本构模型参数进行了标定;然后通过单孔爆破室内试验和数值模拟对所标... 详细信息

为探究RHT(Riedel-Hiermaier-Thoma)本构模型和HJC(Holomquist-Johnson-Cook)本构模型在深部煤岩体爆破数值模拟中的适用性,首先基于淮北矿区深部原煤对RHT和HJC两种本构模型参数进行了标定;然后通过单孔爆破室内试验和数值模拟对所标定参数进行了有效性验证,并添加最大拉伸应力和最大剪切应力的复合失效准则对HJC本构模型进行改进;最后基于两种本构模型对不同地应力状态下单孔爆破进行数值模拟,探讨两种本构模型在模拟损伤区范围和破裂形态方面的适用性。单孔爆破数值模拟结果表明:无地应力加载状态下,RHT本构模型和改进的HJC本构模型都能够较好描述压碎区的形成和裂纹区裂纹演化;不同地应力加载状态下,RHT和HJC两种本构模型数值模拟结果均能体现出地应力对裂纹扩展具有制约作用。当围压为0时,理论裂隙区半径为RHT本构模型的1.11倍,为HJC本构模型的1.20倍,两者差异较小;当围压增加到30 MPa时,理论值裂隙区半径为RHT本构模型的1.31倍,为HJC本构模型的4.13倍,两者相差较大,基于RHT本构模型的数值模拟结果与理论值更接近。根据研究结果,RHT本构模型和改进的HJC本构模型均适用于无地应力状态下爆破问题的数值模拟,对于高地应力状态下爆破RHT本构模型应成为首选。

关键词：煤岩体爆破本构模型裂纹扩展裂隙区范围

宽应变率范围内ZL104铝合金的J-C本构模型及高压状态方程

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北京理工大学学报 2025年第3期45卷 229-239页

作者：齐方方王成郭宇阳北京理工大学爆炸科学与安全防护全国重点实验室北京　100081

为研究ZL104铝合金在高温高应变率下的力学行为并获得其力学模型参数，基于万能试验机、霍普金森压杆、一级轻气炮实验系统在宽应变率范围内（10−3~104 s−1）进行了室温准静态拉伸、不同温度下的动态压缩及平板撞击实验. 实验结果表明ZL... 详细信息

为研究ZL104铝合金在高温高应变率下的力学行为并获得其力学模型参数，基于万能试验机、霍普金森压杆、一级轻气炮实验系统在宽应变率范围内（10−3~104 s−1）进行了室温准静态拉伸、不同温度下的动态压缩及平板撞击实验. 实验结果表明ZL104铝合金具有明显的应变硬化和应变率增强效应，层裂强度与应变率呈线性正相关关系. 基于Johnson Cook（J-C）本构模型、Gruneisen状态方程和实验结果对ZL104铝合金的相关参数进行了标定，通过LS-Dyna有限元软件对其损伤过程进行分析，并根据动态压缩和平板撞击的实验结果验证了标定的J-C本构模型和Gruneisen状态方程参数的可靠性.

关键词： ZL104 力学性能本构模型状态方程数值模拟参数验证

隔振器橡胶材料本构模型参数获取及冲击性能仿真

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振动与冲击 2025年第6期44卷 130-136页

作者：王遥遥罗竹辉汪涵周熙盛王虎陈诗璐湖南工业大学机械工程学院湖南株洲412007 湖南弘辉科技有限公司湖南株洲412007

由于橡胶隔振器样件制备和冲击性能测试周期长、费用高,需要在样件制备前进行仿真分析以评估结构和材料设计或选型的可行性。参照隔振器跌落式冲击测试方法,在LS-DYNA软件中建立隔振器冲击性能仿真分析有限元模型,选择Mooney-Rivlin-Max... 详细信息

由于橡胶隔振器样件制备和冲击性能测试周期长、费用高,需要在样件制备前进行仿真分析以评估结构和材料设计或选型的可行性。参照隔振器跌落式冲击测试方法,在LS-DYNA软件中建立隔振器冲击性能仿真分析有限元模型,选择Mooney-Rivlin-Maxwell模型作为橡胶黏超弹性本构模型。为了获取冲击工况下橡胶材料的本构模型参数,将隔振器用橡胶材料制成球体,开展橡胶球体与钢板冲击试验与有限元仿真分析。建立广义回归神经网络(generalized regression neural network,GRNN),使用优化后的GRNN模型和试验数据对橡胶材料本构模型参数进行预测。开展橡胶隔振器冲击仿真分析计算,仿真计算与测试结果较为接近,建立的有限元仿真分析模型可以用来评估隔振器的冲击性能,为开展橡胶隔振器冲击性能仿真分析和冲击工况下橡胶材料本构模型参数的获取提供一种参考的方法。

关键词：广义回归神经网络有限元法本构模型黏超弹性橡胶隔振器冲击特性