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中国胶粘剂 2024年第5期33卷 33-39页

作者：杨敏许永伦王淑婷庞云嵩任琳琳曾小亮孙蓉深圳先进电子材料国际创新研究院广东深圳518100

基于硅凝胶复合弹性体,构建有限元数值计算模型用于计算其界面粘接强度。该模型包括内聚力和具有Mullins效应的超弹体材料力学模型,分别描述了复合弹性体在剥离时界面处能量损耗和周围材料形变时的能量损耗。使用Abaqus可直接实施算例,... 详细信息

基于硅凝胶复合弹性体,构建有限元数值计算模型用于计算其界面粘接强度。该模型包括内聚力和具有Mullins效应的超弹体材料力学模型,分别描述了复合弹性体在剥离时界面处能量损耗和周围材料形变时的能量损耗。使用Abaqus可直接实施算例,其算例所需相关计算参数可通过相应的材料力学表征得到。由于与试验结果即其数据曲线的变化趋势、幅度与区间等相近,证明所构建有限元数值模型具有一定的准确性。这一研究为通过有限元数值计算来预测材料性能提供了新的思路,以取代复杂的试验表征方法。

关键词：复合弹性体界面粘接强度有限元数值模型内聚力 Mullins效应

基于UFAC应力吸收层的抗反射裂缝性能评价

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河南理工大学学报（自然科学版） 2025年第1期44卷 185-192页

作者：李智童竞华南理工大学土木与交通学院广东广州510641

目的为了解决“白加黑”技术中的反射裂缝问题,针对目前常用的悬浮密实型高弹改性沥青混合料(super flexible asphalt concrete,SFAC)应力吸收层变形量较大、容易造成上部沥青加铺层不利于受力的缺陷,方法提出基于CAVF法和富沥青理念优... 详细信息

目的为了解决“白加黑”技术中的反射裂缝问题,针对目前常用的悬浮密实型高弹改性沥青混合料(super flexible asphalt concrete,SFAC)应力吸收层变形量较大、容易造成上部沥青加铺层不利于受力的缺陷,方法提出基于CAVF法和富沥青理念优化设计的骨架密实型UFAC应力吸收层。采用有限元ABAQUS数值模拟方法对“白加黑”路面结构进行受力分析,并通过加速加载试验、冲击韧性试验和劈裂试验对材料与结构的抗反射裂缝性能进行评价。结果重载条件下,UFAC应力吸收层和高弹改性沥青应力吸收层的竖向位移相差5.93×10^(-2)mm,沥青加铺层底部所受竖向压应力σy、最大主应力σ_(max)、最大剪应力τ_(12)分别降低24%,32.3%,27.7%。当路面存在严重脱空或常规脱空情况时,基于UFAC应力吸收层的路面结构比GAC加铺路面结构的抗疲劳开裂性能分别提升48%,36%。与传统的悬浮型砂粒式AC-5应力吸收层相比,UFAC-5应力吸收层的冲击韧性增加60.8%,劈裂抗拉强度提高16.8%。结论基于UFAC应力吸收层的沥青加铺技术,通过增大常规改性沥青膜厚保证必要的疲劳抗拉能力,并采用骨架密实型级配显著提高集料间的嵌挤能力和内摩阻力,减小层间结构变形,可有效减缓沥青加铺层反射裂缝的产生与发展。

关键词：应力吸收层薄层富沥青混合料骨架密实型有限元数值模型抗压变形

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大圆筒结构上非线性波浪力的数值模型

大圆筒结构上非线性波浪力的数值模型

作者：张玉萍天津大学

学位级别：硕士

本文以势流理论为基础,二阶Stokes波为入射波,应用二阶时域理论建立有限元数值模型,对作用在大圆筒结构上的非线性波浪力进行研究。在模型的求解过程中,本文应用GID对模型进行前后处理,与编制的程序相结合,对于求解大圆筒结构上的波浪... 详细信息

本文以势流理论为基础,二阶Stokes波为入射波,应用二阶时域理论建立有限元数值模型,对作用在大圆筒结构上的非线性波浪力进行研究。在模型的求解过程中,本文应用GID对模型进行前后处理,与编制的程序相结合,对于求解大圆筒结构上的波浪力给出了一整套系统的求解方法。在对自由表面边界条件的处理上,采用四阶Runge-Kutta迭代格式对自由表面处的反射波位移和速度势进行时间步进,将反射波速度势作为本质边界条件加入到模型中。经对比,本文数值方法在满足精度的基础上,效率提高很多。故本文将四阶Runge-Kutta迭代格式加入到有限元程序中。在对辐射边界条件的处理上,采用在运动学和动力学自由水面边界条件中都加入阻尼项的形式,达到消除二次反射波的效果,获得稳定的波浪场。辐射边界条件的选定,完善了本文建立的有限元数值模型。应用数值模型,对作用在直墙上的波浪力与规范方法计算得到的波浪力进行对比,证明本模型正确。对比了作用在三维连拱形墙模型和直墙模型的波浪力,得出连拱形墙面上波浪力对直墙消浪的折减系数。基于数值模拟的结果,通过无量纲参数化,对作用在大圆筒结构的非线性波浪力的影响因素进行深入分析,给出了波浪力随波高、筒径及水深变化的规律。研究表明,无因次波浪力基本不受筒径影响;当水深较小时,波峰处的无因次总波浪力随波高增加而缓慢增加,而波谷相反;水深较大时,无因次总波浪力受波高影响变弱,波高对总波浪力影响总体不明显,而水深对无因次波浪力作用明显。拟合了三条作用在大圆筒结构上的无因次波浪力沿水深变化的曲线,该曲线能较好地反映圆筒结构上沿水深变化的波浪力。通过计算无因次波浪力,可得出作用在大圆筒结构上的非线性波浪力。

关键词：有限元数值模型反射波边界条件连拱形墙面波浪力

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沥青胶砂三维粘弹本构数值模型试验研究

沥青胶砂三维粘弹本构数值模型试验研究

作者：蔡绍樊华南理工大学

学位级别：硕士

沥青混合料具有十分复杂的内部组成结构,它主要是由集料、沥青结合料及空隙组成的颗粒复合材料。根据胶浆理论,本文把以细集料为分散相分散在沥青胶浆介质中的细分散系称为沥青胶砂。本文以沥青胶砂为主要研究对象,结合计算机有限元数... 详细信息

沥青混合料具有十分复杂的内部组成结构,它主要是由集料、沥青结合料及空隙组成的颗粒复合材料。根据胶浆理论,本文把以细集料为分散相分散在沥青胶浆介质中的细分散系称为沥青胶砂。本文以沥青胶砂为主要研究对象,结合计算机有限元数值模拟与室内试验的方法,探索三维粘弹本构模型对沥青胶砂粘弹力学行为特性的预测能力与精度,为沥青混合料的三维细观力学行为和沥青路面路用性能的研究奠定基础。首先推导出沥青胶砂蠕变型和松弛型的三维线性粘弹本构模型方程及其增量形式表达式,然后通过采用Fortran语言编译UMAT子程序,将沥青胶砂三维线性粘弹本构模型数值化。通过程序接口可与有限元软件ABAQUS主程序形成对接,从而实现两者的协同交互工作来进行数值计算。为了获取模型参数,以AC-20沥青混合料的矿料级配和最佳油石比为基础进行沥青胶砂设计,得到最大公称粒径为1.18mm的沥青胶砂的集料级配及材料用量。采用凯尔测控M-100电磁式动态力学试验系统对沥青胶砂试件进行20℃下的单轴拉伸蠕变和扭转剪切蠕变试验,通过拟合工具Origin运用修正广义Kelvin模型对蠕变试验结果进行Prony级数拟合,得到拉伸蠕变柔量和剪切蠕变柔量参数。再通过转换方法和Matlab程序计算得到松弛模量参数。最后进行了20℃下单轴压缩、三点弯曲等不同荷载路径时的三种不同加载模式下的数值模拟与验证试验,对比分析的结果证明了本文中沥青胶砂三维线性粘弹本构数值模型的适用性,在误差允许范围内,能够较好地描述沥青胶砂的力学行为。因此,可以运用有限元数值模拟的方法在实际应用中对沥青胶砂的力学响应行为进行合理预测,具有重要的现实意义。

关键词：沥青胶砂三维粘弹本构方程蠕变柔量松弛模量有限元数值模型

未来月球熔岩管科研工作站能源供给的数值模拟

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地球物理学报 2023年第11期66卷 4490-4503页

作者：周书红胡才博张怀石耀霖中国科学院大学地球与行星科学学院中国科学院计算地球动力学重点实验室北京100049

在月球熔岩管内建立科研工作站可以避免很多自然灾害,因此月球熔岩管长期被认为是人类探索月球建造科研基地的理想场所.Apollo 15和Apollo 17实测资料表明月表具有极低的导热系数,所以月球风化层的温度在深度超过50 cm的区域保持在较低... 详细信息

在月球熔岩管内建立科研工作站可以避免很多自然灾害,因此月球熔岩管长期被认为是人类探索月球建造科研基地的理想场所.Apollo 15和Apollo 17实测资料表明月表具有极低的导热系数,所以月球风化层的温度在深度超过50 cm的区域保持在较低的恒定值(~250 K).因此,在熔岩管内建立科研工作站需要考虑维持人类宜居温度的供热问题.在不考虑熔岩管轴向热量流失的情况下,本文建立了二维瞬态热传导的有限元数值模型,定量研究了位于赤道和极地地区的单位轴向长度(1 m)熔岩管加热到宜居温度的时间、维持在宜居温度所需要的供给功率以及利用太阳能给熔岩管供电等问题.结果表明,对于直径为20 m的单位长度的管洞,在Apollo测量点和极地地区分别采用6280 W及16328 W的加热功率一个月球日内就可以将其加热到宜居温度(~293.15 K).在维持宜居温度阶段,熔岩管壁热量在向四周传递的同时热流也在逐渐减小.结果也表明,为了节约能源,月球科学研究站应建在赤道地区平均温度较高、深度较深、直径较大的熔岩管处.而且如果在熔岩管壁处增加0.5 m厚度的风化层作为绝热层可以进一步减小加热功率和热量损失.因此,在加热阶段位于赤道地区直径为20 m且含绝热层的熔岩管在前三年需要20L~120L W(L(m)为实际熔岩管的轴向长度)的加热功率和0.06L~0.4L m^(2)的太阳能电池板.3年后,仅需15L W的功率和0.05L m^(2)的太阳能电池板即可满足室温需求.我们的研究将为今后在月球熔岩管内建立科学研究基地提供科学指导.

关键词：熔岩管月球科研站有限元数值模型热流密度加热功率

基于精确数值建模方法的自适应底座优化设计研究

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工程力学 2015年第9期32卷 229-235,249页

作者：仲健林任杰马大为王玺南京理工大学机械工程学院南京210094 北京航天发射技术研究所北京100076

建立自适应底座的精确数值模型,对底座进行优化设计研究。推导了帘线拉伸模量修正公式,给出了橡胶材料Mooney-Rivilin模型相关参数计算方法;建立了底座精确数值模型,得到附加载荷数值解并与试验对比验证;推导了附加载荷的积分表达式,获... 详细信息

建立自适应底座的精确数值模型,对底座进行优化设计研究。推导了帘线拉伸模量修正公式,给出了橡胶材料Mooney-Rivilin模型相关参数计算方法;建立了底座精确数值模型,得到附加载荷数值解并与试验对比验证;推导了附加载荷的积分表达式,获得了影响附加载荷的4个主要参数;以4个主要参数为设计变量,定义附加载荷匹配弹重为优化目标,基于试验设计方法(DOE)和神经网络算法(RBF),建立了底座数学近似模型,结合多岛遗传算法(MIGA)获得了底座的优化设计方案。结果表明:优化后底座的附加载荷峰值与弹重差值减小至原差值的9.1%,导弹俯仰、偏航方向角位移分别下降了8.2%、15.8%。

关键词：冷弹射自适应底座有限元数值模型附加载荷优化设计

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含子盆地的二维沉积盆地非线性地震反应分析

世界地震工程 2023年第4期39卷 66-76页

作者：陈树培温卫平翟长海白克生哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业与信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

在沉积盆地中,由于地表河流和湖泊等的长期沉积作用,容易在盆地内形成新的沉积盆地,称为子盆地。子盆地土体物理性质和周围土体有显著差别,因此子盆地的存在会对整个盆地的地震响应产生显著的影响。本文基于ABAQUS有限元计算平台,以理... 详细信息

在沉积盆地中,由于地表河流和湖泊等的长期沉积作用,容易在盆地内形成新的沉积盆地,称为子盆地。子盆地土体物理性质和周围土体有显著差别,因此子盆地的存在会对整个盆地的地震响应产生显著的影响。本文基于ABAQUS有限元计算平台,以理想二维梯形沉积盆地为例,针对盆地-子盆地这一特殊场地,重点分析了盆地尺寸、盆地-子盆地相对位置、子盆地介质波速和外围盆地倾角等影响因素对盆地-子盆地地震反应的影响。结果表明:子盆地的存在显著影响了盆地内的地震动,子盆地位于盆地中央区域时,对地震动的放大效果最为显著,PGA最大可被放大2倍左右;此外,子盆地介质波速越小,对盆地地震反应的影响最显著,但子盆地介质波速的变化对远离子盆地区域的地震动影响不明显;随外围盆地边缘倾角的增大,子盆地区域PGA幅值随之减小并向左移动,沉积盆地中央区域PGA幅值也随之减小。

关键词：盆地效应子盆地地震反应有限元数值模型

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多年冻土地区填方路基温度场分布特征

公路交通科技 2018年第3期35卷 28-35页

作者：汪水银长安大学公路学院陕西西安710064 交通运输部科技司北京100736

针对多年冻土地区填方路基温度场对路面结构稳定性的影响,建立路面结构有限元数值模型,从填方路基高度、季节变化、地温条件、"阴阳坡"效应4个方面对多年冻土地区填方路基温度场分布特征开展研究。研究表明:坡脚处不同深度位置温度均随... 详细信息

针对多年冻土地区填方路基温度场对路面结构稳定性的影响,建立路面结构有限元数值模型,从填方路基高度、季节变化、地温条件、"阴阳坡"效应4个方面对多年冻土地区填方路基温度场分布特征开展研究。研究表明:坡脚处不同深度位置温度均随时间增长而呈周期性增长,其中0~5年时间内温度增长速率较快,前5年年均增长率约为3.2%~3.5%,第5年之后,温度增长变缓,增长速率约为0.8%~1%;10月的路基外天然地面达到最大融深,路面下融化盘达到最大,路基体处于最不利状态。第5年开始,未回冻融化夹层明显向阳坡侧偏移,普通路基融化盘呈扁平状,阴阳坡路基融化夹层则沿阳坡方向呈长条形;"阴阳坡"路基由于路基两侧温差较大,改变了传统"凸"形融化盘形态,融化峰面阴坡侧高、阳坡侧低,形成了天然滑动坡面,滑动面起于阴坡融化峰止于阳坡坡脚融化盘,10月的融化面处于最不利季节,对路基稳定性造成威胁。研究表明在多年冻土地区路基选择和修筑时,应充分考虑温度场变化对路基及底部多年冻土的影响,填方路基高度要有合理控制区间,考虑"阴阳坡"效应对路基稳定性的影响,做好路基阳坡面的防护措施,研究结果对多年冻土地区公路工程修筑提供参考。

关键词：道路工程多年冻土有限元数值模型填方路基温度场

青藏高原多年冻土区实际边界浅层土体温度场数值分析

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中国科学（E辑） 2003年第7期33卷 655-662页

作者：王铁行胡长顺李宁侯仲杰西安建筑科技大学土木工程学院西安理工大学水利学院西安710048 长安大学公路学院中国科学院寒区旱区环境与工程研究所

在现有冻土理论、热力学原理及流体力学理论等的基础上,结合青藏高原的气候特征及室内和现场测试资料,提出了一套考虑风速、辐射和蒸发等多种自然因素及工程外表特征的温度场有限元数值模型与分析方法,并分析讨论了青藏高原普遍存在的... 详细信息

在现有冻土理论、热力学原理及流体力学理论等的基础上,结合青藏高原的气候特征及室内和现场测试资料,提出了一套考虑风速、辐射和蒸发等多种自然因素及工程外表特征的温度场有限元数值模型与分析方法,并分析讨论了青藏高原普遍存在的粉质黏土和砾砂土的热物理参数的确定方法.在此基础上的数值分析表明地表温度是各种外在因素的综合反映,在工程设计中应该充分考虑各工程场地外在因素的差异性,对冻土路基的数值分析表明影响路基稳定性的横向热差异问题的本质是边界条件沿路基表面的差异.

关键词：青藏高原多年冻土区浅层土体温度场数值分析有限元数值模型地表温度