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基于黏弹模型的聚合物溶液相分离的三维数值模拟

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高分子学报 2014年第1期24卷 88-98页

作者：杨科大郭洪霞中国科学院化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

利用GPU加速技术实现黏弹模型的三维数值模拟,系统研究了中等浓度聚合物溶液的分相形貌和相分离动力学.模拟结果表明本体应力的不对称是体系出现相反转的重要原因.与实验观察的聚合物溶液相反转的演化过程一致,首先聚合物富集相形成网... 详细信息

利用GPU加速技术实现黏弹模型的三维数值模拟,系统研究了中等浓度聚合物溶液的分相形貌和相分离动力学.模拟结果表明本体应力的不对称是体系出现相反转的重要原因.与实验观察的聚合物溶液相反转的演化过程一致,首先聚合物富集相形成网络结构,然后聚合物网络收缩断网,最后变为离散的液滴相.本体松弛模量的增加,一方面会抑制相分离初期的浓度涨落,导致相反转发生时间延迟;另一方面在相分离后期有助于形成大的聚合物富集液滴相,加速相区增长.剪切松弛模量的增加只有助于聚合物富集相保持网络结构,并在剪切松弛模量较大的情况下,不规则相结构的缓慢松弛导致了剪切应力在相分离后期长期存在.

关键词：黏弹模型聚合物溶液黏弹性相分离三维数值模拟

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蠕变试验中黏弹组合模型参数确定方法的探讨

岩石力学与工程学报 2007年第6期26卷 1226-1231页

作者：黄小华冯夏庭陈炳瑞黄书岭中国科学院武汉岩土力学研究所湖北武汉430071 东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110004

黏弹性组合模型由于其概念简单,在岩土工程领域已经得到广泛的应用。这类模型及其参数通常是由一维蠕变试验得到,再根据一些常用假设,如常泊松比假设、常体积模量假设等,被应用于三维工程。但由于模型的参数在蠕变试验与工程应用时选取... 详细信息

黏弹性组合模型由于其概念简单,在岩土工程领域已经得到广泛的应用。这类模型及其参数通常是由一维蠕变试验得到,再根据一些常用假设,如常泊松比假设、常体积模量假设等,被应用于三维工程。但由于模型的参数在蠕变试验与工程应用时选取往往不同,而参数的变换关系通常并没有被明确提出,特别是黏性参数也需相应地发生变化的这一事实,则经常被忽视。根据上述两种常用假设下的三维蠕变方程,利用一维蠕变应力特点,间接得到一维蠕变方程,从理论上明确地体现出这两种假设下材料的不同蠕变方程。在此基础上,建议黏弹组合模型参数的确定方法。然后,采用岩土工程领域中广泛使用的广义Kelvin模型来进行说明,对比不考虑任何假设的常规方式下的参数选取,给出该模型在两种不同假设情况下的变换关系。最后,通过算例验证该变换关系。

关键词：岩石力学蠕变试验常泊松比常体积模量黏弹模型参数测定

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基于黏弹模型的交叉口路面力学响应分析

交通科技 2021年第2期31卷 66-70页

作者：孙思林丛林同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804

为研究交叉口路面在重载和水平荷载作用下的力学响应,考虑沥青混合料在高温时的黏弹特性,建立基于广义Maxwell的黏弹力学模型,探究温度、水平荷载、竖直荷载对路面最大剪应力的影响。文中基于SMA-13、AC-16、AC-20沥青混合料动态模量的... 详细信息

为研究交叉口路面在重载和水平荷载作用下的力学响应,考虑沥青混合料在高温时的黏弹特性,建立基于广义Maxwell的黏弹力学模型,探究温度、水平荷载、竖直荷载对路面最大剪应力的影响。文中基于SMA-13、AC-16、AC-20沥青混合料动态模量的试验数据,对黏弹有限元模型的参数进行标定,建立5项Prony级数的力学模型,对交叉口路面力学响应进行了分析。结果表明,最大剪应力峰值出现在路面的上中面层;在水平制动力影响下,路面最大剪应力的最不利荷载点位于荷载圆沿道路纵向的最前方,建议可在城市道路设计时增加最大剪应力控制点;路面的上、中面层对温度的变化更敏感。

关键词：交叉口黏弹模型有限元最大剪应力

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复合土工膜蠕变与蠕变恢复特性及模型研究

复合土工膜蠕变与蠕变恢复特性及模型研究

作者：李晓林新疆农业大学

学位级别：硕士

复合土工膜具有防渗性好、强度高、延伸性能佳等优良的工程特性,常应用于土石坝等防渗工程。复合土工膜是高分子聚合物,具有流变特性。在实际应用中,由于复合土工膜长期承受荷载作用,免不了产生蠕变与应力释放,会出现应变过大而不能充... 详细信息

复合土工膜具有防渗性好、强度高、延伸性能佳等优良的工程特性,常应用于土石坝等防渗工程。复合土工膜是高分子聚合物,具有流变特性。在实际应用中,由于复合土工膜长期承受荷载作用,免不了产生蠕变与应力释放,会出现应变过大而不能充分发挥其防渗作用,或因其达到屈服强度而发生断裂,导致结构破坏,严重影响工程的稳定性。因此,开展复合土工膜的蠕变及蠕变恢复特性的研究极为重要。为研究复合土工膜在不同应力水平条件下的蠕变特性,分别开展了短纤针刺复合土工膜10%、15%、20%至80%共15级应力水平及长丝纺粘复合土工膜10%、20%至80%共8级应力水平下为期2100小时的室内蠕变试验,得出了复合土工膜的蠕变规律。对比分析了三种经验模型,并建立了以应力水平及时间为参数的分段经验蠕变模型,基于黏弹性理论建立了四参数黏弹模型。在室温条件下对长丝纺粘复合土工膜开展了96h的蠕变试验和96h的蠕变恢复试验,对比分析了长丝纺粘复合土工膜的蠕变特性及蠕变恢复特性,并采用改进的黏弹模型模拟了长丝纺粘复合土工膜的蠕变恢复过程。本文得出的主要结论如下:(1)在拉伸试验中,相同规格下长丝纺粘复合土工膜的断裂荷载明显高于短纤针刺复合土工膜;在蠕变试验中,长丝纺粘复合土工膜的临界应力水平为30%,短纤针刺复合土工膜的临界应力水平为40%;对应相同的应力水平下长丝纺粘复合土工膜的伸长率更低、强度更高、抵抗变形能力更强。(2)根据短纤针刺复合土工膜和长丝纺粘复合土工膜的蠕变试验数据,分别建立了以应力水平及时间为参数的分段经验蠕变模型,可较准确地反映两种复合土工膜在不同应力水平及时间下的蠕变量;对比分析了反映蠕变力学特性的三参数黏弹模型及四参数黏弹模型,并与实测值进行对比,发现四参数黏弹模型能更准确的描述两种复合土工膜在长期应力水平下的蠕变量,拟合效果不会因应力水平的增加而降低。(3)在蠕变恢复试验中,当应力水平为10%及20%时,卸载后长丝纺粘复合土工膜的变形几乎能完全恢复;当应力水平为30%时,完全卸载后复合土工膜有0.77%的残余变形;当应力水平为40%-80%时,残余应变分别为2.177%、3.070%、4.277%、5.497%及7.840%,残余变形随着应力水平的增加逐渐增大。改进的三参数黏弹模型能很好的描述长丝纺粘复合土工膜在不同应力水平下的蠕变恢复过程,并且能准确的预测长丝纺粘复合土工膜的残余变形。

关键词：复合土工膜蠕变特性蠕变恢复特性应力水平经验蠕变模型黏弹模型

长丝纺黏与短纤针刺复合土工膜的蠕变特性及模型研究

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新疆农业大学学报 2023年第1期46卷 65-72页

作者：李晓林杨武何建新新疆农业大学水利与土木工程学院乌鲁木齐830052 新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室乌鲁木齐830052

工程中常用的复合土工膜有长丝纺黏和短纤针刺两种,为探究二者蠕变特性的差异,开展了拉伸强度试验及不同应力水平(10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%)下的长期室内蠕变试验,对比分析了两种土工布类型对复合土工膜断裂强度、蠕变... 详细信息

工程中常用的复合土工膜有长丝纺黏和短纤针刺两种,为探究二者蠕变特性的差异,开展了拉伸强度试验及不同应力水平(10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%)下的长期室内蠕变试验,对比分析了两种土工布类型对复合土工膜断裂强度、蠕变变形的影响,基于应力水平建立了可反映蠕变规律的经验模型与黏弹模型,并与实测值进行对比,论证了其合理性。结果表明,相同规格下长丝纺黏复合土工膜的断裂强度大于短纤针刺复合土工膜;在蠕变试验中,长丝纺黏复合土工膜的临界应力水平为30%,短纤针刺复合土工膜为40%;相同应力水平下长丝纺黏复合土工膜的蠕变变形小于短纤针刺复合土工膜,反映出其抵抗变形能力更强;两种复合土工膜的蠕变-时间关系曲线规律相同,采用对数函数经验模型和4参数黏弹模型均可准确地反映复合土工膜在不同时间及应力水平下的蠕变规律;同时,4参数黏弹模型中弹簧的弹性模量E1对蠕变的影响最为敏感。

关键词：复合土工膜蠕变特性经验模型黏弹模型

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黏弹介质波动方程有限差分解的稳定性研究

地震学报 2010年第2期32卷 147-156页

作者：孙成禹肖云飞印兴耀彭洪超中国石油大学(华东)地球资源与信息学院中国山东青岛266555 中国石油集团东方地球物理公司中国河北涿州072751

稳定性问题是地震波数值模拟的一个重要问题.基于地震波传播理论,从黏弹介质本构方程出发,对矩形网格下不同黏弹模型波动方程有限差分解的稳定性进行了理论分析,导出了Kelvin-Voigt黏弹模型和Maxwell黏弹模型在任意空间差分精度下稳定... 详细信息

稳定性问题是地震波数值模拟的一个重要问题.基于地震波传播理论,从黏弹介质本构方程出发,对矩形网格下不同黏弹模型波动方程有限差分解的稳定性进行了理论分析,导出了Kelvin-Voigt黏弹模型和Maxwell黏弹模型在任意空间差分精度下稳定性条件的表达式;给出了品质因子Q≥5时的简化式,并通过数值算例验证了理论研究结论的正确性;总结了地震波速度、频率、空间网格大小、差分系数以及品质因子与稳定性条件的关系;通过误差分析给出了近似公式的使用条件.

关键词：有限差分稳定性黏弹模型波动方程品质因子

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PLA基复合材料高温拉伸诱导的宏微观变形

中国塑料 2021年第2期35卷 77-83页

作者：罗飞郝凌奥王腾飞刘鸿鹏党旭丹王亚明刘春太宋彦河南工程学院机械工程学院郑州451191 郑州大学橡塑模具国家工程研究中心郑州450002

采用聚乳酸(PLA)和螺旋碳纳米管(HCNT)与不同质量分数的聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)熔融机械共混造粒,并利用真空热压机在不同压力和保压时间下制备矩形样条。利用差示扫描量热仪(DSC)、林肯拉伸热台和广角X射线衍射仪对复合材料... 详细信息

采用聚乳酸(PLA)和螺旋碳纳米管(HCNT)与不同质量分数的聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)熔融机械共混造粒,并利用真空热压机在不同压力和保压时间下制备矩形样条。利用差示扫描量热仪(DSC)、林肯拉伸热台和广角X射线衍射仪对复合材料的玻璃化转变温度以及恒定拉伸速率下的宏微观变形进行了研究。结果表明,样品中分子取向会随着宏观变形的增加而增大,且取向演化速度逐渐增加。其中在PBAT含量最多和最少的2组样品中,分子取向演化速度随着PBAT含量的增加、保压时间的延长和热压压力的升高而加快。但在其余对照实验组中取向演化速率与压力和保压时间的依赖关系并不明显,显示了分散相PBAT、自由体积和HCNT对分子取向的协同影响。使用一种三元件黏弹模型拟合实验结果,分析发现低含量PBAT样品对保压时间更敏感,高含量PBAT样品对压力更敏感。

关键词：聚乳酸螺旋碳纳米管分子取向黏弹模型宏微观变形

内层熔体预填量对溢流法水辅共注填充过程的影响

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塑料工业 2016年第7期44卷 39-42页

作者：章凯柳和生余忠李厅上官云硕黄益宾匡唐清上饶师范学院江西省塑料制备成型重点实验室江西上饶334001 东华理工大学机电工程学院江西南昌330013 华东交通大学机电工程学院江西南昌330013

基于流体运动基本控制方程和Giesekus黏弹模型,在OpenFOAM流体计算开源平台上采用有限体积法编制了新求解器,同时采用体积分数法追踪多相流中的自由界面,并利用此求解器对溢流法水辅共注填充过程进行了仿真计算。系统地分析了内层熔体... 详细信息

基于流体运动基本控制方程和Giesekus黏弹模型,在OpenFOAM流体计算开源平台上采用有限体积法编制了新求解器,同时采用体积分数法追踪多相流中的自由界面,并利用此求解器对溢流法水辅共注填充过程进行了仿真计算。系统地分析了内层熔体预填量对制品最终形态的影响,发现随着内层熔体预填量的增加,制件中空率减小,内层熔体的残余壁厚增加,皮层熔体则变化不明显;另外,基于熔体黏弹特质对结果进行了解释。还系统地进行了相关水辅共注实验,结果表明,其得到的结论和数值模拟所得结论相同。

关键词：水辅共注数值模拟黏弹模型熔体预填量

溢流法水辅助共注塑填充过程中注水压力的影响

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塑料 2016年第6期45卷 96-99页

作者：章凯柳和生匡唐清余忠李厅黄益宾上官元硕上饶师范学院江西省塑料制备成型重点实验室江西上饶334001 东华理工大学机电工程学院江西南昌330013 华东交通大学机电工程学院江西南昌330013

采用互不相溶黏弹多相流求解器对溢流法水辅助共注塑填充过程进行模拟。针对注水压力这一重要工艺条件,系统的数值分析后发现,注水压力越大,皮层和内层熔体的残余厚度减小且中空率增大,同时基于熔体本身所固有的黏弹特性对结论进行了解... 详细信息

采用互不相溶黏弹多相流求解器对溢流法水辅助共注塑填充过程进行模拟。针对注水压力这一重要工艺条件,系统的数值分析后发现,注水压力越大,皮层和内层熔体的残余厚度减小且中空率增大,同时基于熔体本身所固有的黏弹特性对结论进行了解释。最后进行了溢流法水辅助共注塑的实验,结论与数值模拟所得结论保持一致。

关键词：溢流法水辅助共注塑黏弹模型注水压力中空率