超弹性材料宏观本构模型及其拟合

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作者 白建涛 王禹淳 +1 位作者 郎占宇 左文杰 《应用力学学报》 北大核心 2025年第3期483-493,共11页

超弹性材料具有优异的力学性能,在工程中得到了广泛应用。为了精确计算超弹性材料的大变形响应,本研究综述了8种常用的超弹性宏观本构模型并给出了拟合方法。推导了单轴拉伸试验、等双轴拉伸试验、纯剪试验和体积压缩试验下的Mooney-Riv... 超弹性材料具有优异的力学性能,在工程中得到了广泛应用。为了精确计算超弹性材料的大变形响应,本研究综述了8种常用的超弹性宏观本构模型并给出了拟合方法。推导了单轴拉伸试验、等双轴拉伸试验、纯剪试验和体积压缩试验下的Mooney-Rivlin、Neo-Hookean、Yeoh、Ogden、Arruda-Boyce、Van der Waals和HyperFoam超弹性模型的应力-应变关系,分别应用线性最小二乘方法和Levenberg-Marquard方法对线性和非线性本构模型进行拟合。与单轴拉伸下的试验数据进行对比,验证了本构模型和拟合方法的有效性。 展开更多

关键词 超弹性 宏观本构模型 试验数据拟合

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考虑拟弹性塑性变形的土体弹塑性本构模型 被引量：13

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作者 杨光华 姚捷 温勇 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1496-1503,共8页

传统弹塑性理论下的关联流动模型用于岩土材料时,对更一般的本构关系的描述难以令人满意,这是因为土的塑性应变增量方向存在非唯一性,这在理论和试验上都已得到证明。传统弹塑性理论是基于塑性应变增量方向具有唯一性的假设之上的,因而... 传统弹塑性理论下的关联流动模型用于岩土材料时,对更一般的本构关系的描述难以令人满意,这是因为土的塑性应变增量方向存在非唯一性,这在理论和试验上都已得到证明。传统弹塑性理论是基于塑性应变增量方向具有唯一性的假设之上的,因而不论采用关联流动法则还是非关联流动法则,都难以较好地解决岩土材料本构关系的建模问题,有必要去发展新的理论。同时已有的研究也表明土的塑性应变增量方向不仅取决于总应力,也与应力增量是相关的,即表现出弹性应变的特性。在广义位势理论的基础上,研究塑性应变增量的分解准则,提出了考虑拟弹性塑性变形的土体弹塑性本构模型,把传统不可恢复的塑性应变增量分解为具有弹性应变特性的拟弹性部分和纯塑性部分。拟弹性部分遵从弹性法则,并与应力增量有相同的方向,采用弹性模型表示;纯塑性部分遵从传统塑性理论的假设,方向具有唯一性,可以采用符合塑性理论的假设来建模。这样分解后建立的模型将更为合理和简便,又可以解决土的塑性应变增量方向存在非唯一性的问题。最后通过与试验结果的对比证明了其可行性,对试验结果可得到效果更好的模型。 展开更多

关键词 广义位势理论 塑性应变增量 拟弹性分解 弹塑性模型

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一种黏弹塑性统一本构模型 被引量：4

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作者 冯明珲 吕和祥 郭宇峰 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第1期57-67,共11页

经过对大量有关统一本构模型的文献资料分析，指出了现有统一本构模型存在的问题，并通过对材料实验数据的分析，指出了黏弹性现象在实验中的表现，并据此将黏弹性引入到弹性黏塑性统一本构模型［１］之中，建立了黏弹塑性统一本构模型... 经过对大量有关统一本构模型的文献资料分析，指出了现有统一本构模型存在的问题，并通过对材料实验数据的分析，指出了黏弹性现象在实验中的表现，并据此将黏弹性引入到弹性黏塑性统一本构模型［１］之中，建立了黏弹塑性统一本构模型；通过模型的数值模拟证明：模型计算结果无论在变形趋势上，还是在数值精度上都与实验数据符合得很好，克服了此前统一本构模型存在的问题．黏弹塑性统一本构模型的产生将统一本构理论的内涵扩大到黏弹性范围，进而构造了一个黏弹塑性理论的新框架． 展开更多

关键词 黏弹性 黏弹塑性 统一本构模型 Miller模型

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弹塑性桁架有限元模型的开发

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作者 王红卫 《郑州轻工业学院学报（自然科学版）》 CAS 2003年第1期10-12,共3页

在FEM(finiteelementmethod)平台基础上,研制开发一种基于小变形弹塑性增量理论的平面桁架有限元模型.采用线性强化本构方程,可以模拟不同桁架材料的弹塑性变形过程,对理想弹塑性和线性强化弹塑性平面桁架的弹塑性加卸载过程分别进行模... 在FEM(finiteelementmethod)平台基础上,研制开发一种基于小变形弹塑性增量理论的平面桁架有限元模型.采用线性强化本构方程,可以模拟不同桁架材料的弹塑性变形过程,对理想弹塑性和线性强化弹塑性平面桁架的弹塑性加卸载过程分别进行模拟计算,并与理论值进行比较,其变形和应力误差分别低于0.5%和0.1% 展开更多

关键词 弹塑性桁架 本构方程 有限元模型 弹性变形 FEM软件 使用

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帘线/橡胶复合材料各向异性黏-超弹性本构模型 被引量：17

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作者 黄小双 彭雄奇 张必超 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期140-145,共6页

帘线/橡胶复合材料广泛应用于轮胎等重要工程领域,为了描述其在服役条件下的大变形、非线性、各向异性和高应变率等材料力学行为,基于纤维增强复合材料连续介质力学理论,提出了一种考虑应变率效应的帘线/橡胶复合材料各向异性黏-超弹性... 帘线/橡胶复合材料广泛应用于轮胎等重要工程领域,为了描述其在服役条件下的大变形、非线性、各向异性和高应变率等材料力学行为,基于纤维增强复合材料连续介质力学理论,提出了一种考虑应变率效应的帘线/橡胶复合材料各向异性黏-超弹性本构模型.该模型中单位体积的应变能被解耦为便于参数识别的基体等容变形能、帘线拉伸变形能、剪切应变能和黏性应变能四部分.给出了模型参数的确定方法,并通过拟合文献中单轴拉伸、偏轴拉伸实验数据,得到了模型参数.利用该模型预测了不同加载和变形条件下的力学行为,并将预测结果与实验结果对比分析.结果表明,考虑黏性模型和不考虑黏性模型对不同应变率变形条件下的预测结果相差很大,且考虑黏性模型的预测结果与实验结果吻合很好.因此,与不考虑黏性模型相比,所提出的各向异性黏-超弹性本构模型能更好地表征帘线/橡胶复合材料在大变形、高应变率条件下的力学特性. 展开更多

关键词 帘线/橡胶复合材料 各向异性 黏-超弹性 本构模型 模型参数拟合

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隔振橡胶材料超弹性本构模型适用性研究 被引量：5

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作者 徐昱根 柳琳琳 +1 位作者 沈双全 朱浩 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1332-1339,共8页

填充橡胶材料在工程减隔振结构中广泛应用,对其超弹性力学特性的准确模拟对工程结构的服役性能准确预测至关重要。针对一种隔振橡胶材料试样进行了单轴拉伸(UT)、单轴压缩(UC)和简单剪切(SS)试验等3种基本材料力学试验,对其超弹性力学... 填充橡胶材料在工程减隔振结构中广泛应用,对其超弹性力学特性的准确模拟对工程结构的服役性能准确预测至关重要。针对一种隔振橡胶材料试样进行了单轴拉伸(UT)、单轴压缩(UC)和简单剪切(SS)试验等3种基本材料力学试验,对其超弹性力学行为进行了表征,讨论了在3种力学试验数据不全的情况下4种常用超弹性本构模型预测其他变形模式的能力,并提出了3个误差评价指标和1个拟合优度系数R来评价拟合精度。最后,根据研究结果,讨论了不同试验条件下超弹性材料本构模型的适用性并给出了选择建议。 展开更多

关键词 隔振橡胶材料 超弹性本构模型 材料力学试验 拟合精度 适用性

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基于应力响应包络的土体典型本构模型比较 被引量：2

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作者 黄文雄 沈建 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期508-515,共8页

应力响应包络是本构模型切线刚度的一种几何表达,也是研究本构模型定性特征的有效工具。针对亚弹性、弹塑性及亚塑性等3种类型的土体本构模型,分别以邓肯模型、剑桥模型和Gudehus-Bauer模型为例,讨论了相应的应力响应包络形态,并比较了... 应力响应包络是本构模型切线刚度的一种几何表达,也是研究本构模型定性特征的有效工具。针对亚弹性、弹塑性及亚塑性等3种类型的土体本构模型,分别以邓肯模型、剑桥模型和Gudehus-Bauer模型为例,讨论了相应的应力响应包络形态,并比较了3类模型各自的特点。并且,通过分析不同模型的应力响应包络及其在主应力空间中的变化规律,说明了亚弹性模型用于模拟土体的加、卸载存在着本质缺陷;弹塑性模型在屈服面附近的中性变载和卸载响应存在一定的问题;亚塑性模型描述的土体切线模量随应变增量方向连续变化的特征比较合理,但简单亚塑性模型难以准确模拟土体不排水剪切应力路径。 展开更多

关键词 本构模型 应力响应包络 亚弹性 弹塑性 亚塑性

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填石路堤中的非线性本构模型

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作者 戴小罡 盛建龙 +2 位作者 赵勇强 徐成斌 牛小伟 《武汉科技大学学报》 CAS 2007年第2期202-206,共5页

填石路堤的沉降分析是随着我国交通建设的发展而提出的新的工程问题。在填石路堤的变形计算时,除了根据已有经验数据进行预测以外,多是通过对其本构模型进行研究,并在此基础上运用有限元等方法进行分析,得到其应力应变及沉降值,从而指... 填石路堤的沉降分析是随着我国交通建设的发展而提出的新的工程问题。在填石路堤的变形计算时,除了根据已有经验数据进行预测以外,多是通过对其本构模型进行研究,并在此基础上运用有限元等方法进行分析,得到其应力应变及沉降值,从而指导设计与施工。因此,本构模型的研究是填石路堤变形研究的基础。系统介绍了目前填石路堤有关的本构模型及其研究方法,重点介绍了邓肯-张模型及其在填石路堤沉降分析中的应用前景。 展开更多

关键词 填石路堤 非线弹性本构模型 邓肯-张模型 弹塑性本构模型 蠕变模型

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纤维增强复合材料本构模型研究进展 被引量：5

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作者 樊卓志 温树文 +1 位作者 张鹏 张书彦 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第A02期560-564,共5页

本文对纤维增强复合材料的本构模型最新研究成果进行简要阐述和归纳,并结合实例进行了相关数值模拟计算。文中阐述的复合材料为纤维增强树脂复合材料、纤维增强金属基复合材料和纤维编织复合材料。目前,关于纤维增强金属基复合材料的研... 本文对纤维增强复合材料的本构模型最新研究成果进行简要阐述和归纳,并结合实例进行了相关数值模拟计算。文中阐述的复合材料为纤维增强树脂复合材料、纤维增强金属基复合材料和纤维编织复合材料。目前,关于纤维增强金属基复合材料的研究较少,大多数研究集中在纤维增强树脂复合材料和纤维编织复合材料。许多学者在经典弹性本构模型和连续介质力学基础上,推导出了一些弹塑性、粘弹性和考虑损伤的非线性本构模型。通过实例计算结果表明,考虑损伤导致刚度退化的复合材料弹塑性本构模型计算得到的拉伸应力应变曲线与测试结果基本一致。本文通过对复合材料本构模型的最新研究成果的归纳和数值模拟实例计算,为后续研究工作提供借鉴,推动其在实际工程中的应用。 展开更多

关键词 复合材料 本构模型 弹塑性 粘弹性 材料损伤

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基于广义位势理论的岩土塑性应变增量方向非唯一性问题 被引量：1

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作者 温勇 杨光华 +2 位作者 傅旭东 钟志辉 姚捷 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期1428-1435,共8页

基于广义位势理论提出的考虑拟弹性的弹塑性模型(拟弹性弹塑性模型)把总的塑性应变分解为满足弹性分解准则的拟弹性部分和符合传统塑性理论假设的纯塑性部分,这样分解后建立的模型更为合理和简便,同时又可以解决岩土塑性应变增量方向非... 基于广义位势理论提出的考虑拟弹性的弹塑性模型(拟弹性弹塑性模型)把总的塑性应变分解为满足弹性分解准则的拟弹性部分和符合传统塑性理论假设的纯塑性部分,这样分解后建立的模型更为合理和简便,同时又可以解决岩土塑性应变增量方向非唯一性的问题。研究结果表明:基于广义位势理论的拟弹性弹塑性模型的模拟效果较好,传统的弹塑性模型只能反映塑性应变增量方向的唯一性,而拟弹性弹塑性模型则能够同时反映塑性应变增量方向的唯一性(高应力水平时)和非唯一性(低应力水平时),结果更符合实际,从而为解决塑性应变增量方向非唯一性问题提供了一种有效的方法。 展开更多

关键词 广义位势理论 塑性应变增量方向 非唯一性 拟弹性弹塑性模型

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土的本构关系

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《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2988-2988,共1页

著者：罗汀姚仰平侯伟，16开本，230页，平装，定价：45元，出版单位：人民交通出版社，版次：第1版第2次，出版时间：2015年7月13号，标准书号：ISBN978-7-114-08257-3。 内容简介：本书循序渐进、由浅入深地介绍了土的应力应变基本... 著者：罗汀姚仰平侯伟，16开本，230页，平装，定价：45元，出版单位：人民交通出版社，版次：第1版第2次，出版时间：2015年7月13号，标准书号：ISBN978-7-114-08257-3。 内容简介：本书循序渐进、由浅入深地介绍了土的应力应变基本概念、土的强度准则、土的线性弹性本构关系、土的弹塑性本构关系；对于土的剪胀性、超固结特性、渐近状态特性等基本问题进行了详细的阐述；重点介绍了剑桥模型、土的统一硬化模型、考虑土的渐近状态特性的本构模型、超固结土的本构模型和模型预测的基本方法。 展开更多

关键词 土的本构关系 弹塑性本构关系 弹性本构关系 固结特性 渐近状态 本构模型 出版单位 内容简介

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基于广义位势理论的土的非共轴特性研究 被引量：1

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作者 温勇 杨光华 +2 位作者 钟志辉 傅旭东 张玉成 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S1期8-14,共7页

传统的塑性位势理论隐含了应力主方向和塑性应变增量主方向共轴的假定,无法客观地描述主应力轴旋转过程中的非共轴现象。基于广义位势理论提出的拟弹性弹塑性本构模型,把总的塑性应变分解为满足弹性分解准则的拟弹性部分和符合传统塑性... 传统的塑性位势理论隐含了应力主方向和塑性应变增量主方向共轴的假定,无法客观地描述主应力轴旋转过程中的非共轴现象。基于广义位势理论提出的拟弹性弹塑性本构模型,把总的塑性应变分解为满足弹性分解准则的拟弹性部分和符合传统塑性理论假设的纯塑性部分,分解后建立的模型更为合理和简便,同时又可以解决土的非共轴问题。通过单剪试验结果的验证表明,基于广义位势理论的拟弹性弹塑性模型的模拟效果较好,传统的弹塑性模型(共轴模型)模拟得到的主应力方向和塑性主应变增量方向保持共轴,而拟弹性弹塑性模型(非共轴模型)的模拟结果则能够合理地描述主应力轴旋转过程中的非共轴特性,结果更符合实际,从而为解决土的非共轴特性问题提供了一种有效的方法。 展开更多

关键词 非共轴性 广义位势理论 拟弹性弹塑性本构模型 单剪试验

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