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一种兼顾仿真效率和精度的车辆-轨道非线性空间耦合动力学模型
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作者 王伟 雷晓燕 +1 位作者 罗锟 陈鹏 《振动与冲击》 北大核心 2025年第4期10-20,共11页
车辆-轨道非线性空间耦合动力学精细化模型常常需要耗费更多的机时,如何解决分析精度与计算效率的矛盾,是车辆-轨道非线性空间耦合动力学数值分析中的难点。首先,建立了精细化的车辆-轨道非线性空间耦合动力学模型,构建了在用迹线法搜... 车辆-轨道非线性空间耦合动力学精细化模型常常需要耗费更多的机时,如何解决分析精度与计算效率的矛盾,是车辆-轨道非线性空间耦合动力学数值分析中的难点。首先,建立了精细化的车辆-轨道非线性空间耦合动力学模型,构建了在用迹线法搜索轮轨空间接触点中引入轮轨准弹性修正的、更为精细的轮轨接触几何关系,并将迹线法融入到交叉迭代中求解车辆-轨道非线性空间耦合动力学方程,实现了同步进行轮轨接触点搜索与车辆-轨道非线性空间耦合动力学方程求解,提高了模型分析精度和数值计算效率;然后,为验证理论模型的正确性,与相关文献结果进行了对比计算,验证了模型和算法的有效性;最后,分析了模型的四类简化形式对系统响应的影响。研究表明:采用集中支撑的弹性元件模拟钢轨扣件,无法真实反映两侧扣件对钢轨侧滚振动的协同约束作用,将导致计算结果失真,采用分离支撑的弹性元件模拟钢轨扣件更为合理;轨道结构底座板参振对系统响应的影响显著,在模型中应给予考虑;底座板超出轨道板的部分对系统响应的影响较小,所产生的误差在可接受范围内;轨道子系统模型A能兼顾仿真效率和计算精度,适合用作车辆-三层轨道非线性空间耦合系统振动精细化分析模型。 展开更多
关键词 车辆-轨道非线性空间耦合动力学 高速铁路 交叉迭代 准弹性修正 有限模型
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基于J-A模型的压电双晶片执行器非线性建模及验证
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作者 彭洪涛 凌杰 +1 位作者 李成刚 朱玉川 《压电与声光》 北大核心 2025年第1期142-147,共6页
针对压电双晶片执行器的非线性建模问题,根据Hammerstein结构原理,将执行器系统线性动态模块与非线性静态模块串联,提出了基于Jiles-Atherton模型的压电双晶片建模及参数辨识方法,并结合有限元数值仿真和试验测试对比分析模型的准确性。... 针对压电双晶片执行器的非线性建模问题,根据Hammerstein结构原理,将执行器系统线性动态模块与非线性静态模块串联,提出了基于Jiles-Atherton模型的压电双晶片建模及参数辨识方法,并结合有限元数值仿真和试验测试对比分析模型的准确性。静/动态对比结果显示,理论模型、有限元仿真及试验测试迟滞非线性分别为18.1%,17.9%,19.3%,理论模型、有限元仿真与试验测试的阶跃响应相对误差平均值分别为5.2%和4.1%,表明建模方法准确有效。 展开更多
关键词 压电双晶片 迟滞非线性 Hammerstein结构 物理模型 有限元分析
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柔性结构非线性分析的杆单元有限元法 被引量:19
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作者 唐建民 《中南工学院学报》 1996年第1期50-55,共6页
本文根据非线性弹性理论,采用拉格朗日坐标描述法,在三维整体坐标系下,直接根据应变的定义建立了精确应变的非线性几何关系.从而可以考虑任意次高阶位移的影响,得到了轴向应力应变的直接关系,根据虚功原理推导了杆单元非线性有限... 本文根据非线性弹性理论,采用拉格朗日坐标描述法,在三维整体坐标系下,直接根据应变的定义建立了精确应变的非线性几何关系.从而可以考虑任意次高阶位移的影响,得到了轴向应力应变的直接关系,根据虚功原理推导了杆单元非线性有限元增量方程及切线刚度矩阵,利用Newton-Raphson法进行了实例计算.结果表明本法精度很高,适合于柔性结构分析、设计时采用. 展开更多
关键词 柔性结构 非线性 有限 杆单元
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储层流固耦合的数学模型和非线性有限元方程 被引量:23
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作者 张广明 刘合 +2 位作者 张劲 吴恒安 王秀喜 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1657-1662,共6页
根据饱和多孔介质固体骨架的平衡方程和多孔介质中流体的连续性方程,建立了储层流固耦合数学模型。模型中引入了Jaumann应力速率公式描述多孔介质固体骨架的大变形效应,并考虑了地应力、初始孔隙压力、初始流体密度和初始孔隙度对耦合... 根据饱和多孔介质固体骨架的平衡方程和多孔介质中流体的连续性方程,建立了储层流固耦合数学模型。模型中引入了Jaumann应力速率公式描述多孔介质固体骨架的大变形效应,并考虑了地应力、初始孔隙压力、初始流体密度和初始孔隙度对耦合模型的影响。基于与微分方程等价的加权余量公式,在空间域采用有限元离散,对时间域进行隐式差分格式离散,导出了以单元节点位移和单元节点孔隙压力为未知量的储层流固耦合的非线性有限元增量方程。该模型在石油工程中有广泛的应用,为储层流固耦合的数值模拟奠定了理论基础。 展开更多
关键词 储层 流固耦合 数学模型 非线性有限 多孔介质
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基于神经网络的非线性结构有限元模型修正研究 被引量:30
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作者 费庆国 李爱群 张令弥 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期267-269,281,共4页
现有的动态有限元模型修正方法几乎都是建立在线性假设基础之上,修正中利用固有频率等线性系统特征量。工程中,真实的结构振动系统都是非线性的。虽然在许多情况下,线性化假设获得的结果能够较为准确地反映真实系统的特性。但是,在结构... 现有的动态有限元模型修正方法几乎都是建立在线性假设基础之上,修正中利用固有频率等线性系统特征量。工程中,真实的结构振动系统都是非线性的。虽然在许多情况下,线性化假设获得的结果能够较为准确地反映真实系统的特性。但是,在结构的非线性特征较为明显时,必须考虑非线性因素,这时,现有的模型修正方法将不再适用。现以非线性梁为研究对象,采用基于神经网络的修正方法探索了非线性结构的有限元模型修正问题。仿真研究中利用有限元分析的响应数据训练神经网络。修正结果表明,包括非线性弹簧刚度系数在内的三个设计参数修正后误差均在1%以内。说明基于神经网络的有限元模型修正方法适用于解决非线性结构的有限元模型修正问题。 展开更多
关键词 神经网络 非线性结构 有限 模型修正 结构振动
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钢筋混凝土箱梁的非线性有限元分析及模型试验研究 被引量:46
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作者 周世军 朱晞 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 1996年第4期21-30,共10页
本文对钢筋混凝土箱梁的非线性结构性能从理论和试验两个方面进行了研究.首先阐明了用分层退化壳单元、材料非线性本构关系以及逐渐释放应力的混凝土裂缝张拉刚度模型,来模拟分析钢筋混凝土箱梁从开始受载、开裂、屈服、直至破坏的全过... 本文对钢筋混凝土箱梁的非线性结构性能从理论和试验两个方面进行了研究.首先阐明了用分层退化壳单元、材料非线性本构关系以及逐渐释放应力的混凝土裂缝张拉刚度模型,来模拟分析钢筋混凝土箱梁从开始受载、开裂、屈服、直至破坏的全过程分析方法.然后对三个钢筋混凝土箱梁模型在竖向偏心荷载作用下从弹性状态过渡到弹塑性状态、直至到达破坏状态的全过程进行了理论分析与试验研究,并将两者结果进行了比较. 展开更多
关键词 钢筋混凝土 箱形梁 非线性 有限 模型试验
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超磁致伸缩执行器的三维非线性动态有限元模型 被引量:5
7
作者 赵章荣 邬义杰 +2 位作者 顾新建 徐君 葛荣杰 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期203-208,共6页
超磁致伸缩执行器工作时超磁致伸缩材料的磁导率会随着应力变化而变化,并存在磁滞损失和涡流损失等非线性问题,同时磁场、电场、温度场及机械应力场之间存在耦合.建立了超磁致伸缩执行器电场、磁场和机械应力场3场耦合的三维非线性动态... 超磁致伸缩执行器工作时超磁致伸缩材料的磁导率会随着应力变化而变化,并存在磁滞损失和涡流损失等非线性问题,同时磁场、电场、温度场及机械应力场之间存在耦合.建立了超磁致伸缩执行器电场、磁场和机械应力场3场耦合的三维非线性动态有限元模型,考虑了超磁致伸缩执行器Terfenol-D棒质量、预压应力、偏置磁场、磁滞和涡流损失.使用Jile-Autherton磁化模型计算磁滞损失,在商业有限元软件FEMLAB中实现了有限元模型.模型仿真结果和实验结果相一致,验证了所建立模型的正确性. 展开更多
关键词 超磁致伸缩执行器 涡流 磁滞损失 三维非线性 动态有限模型 FEMLAB
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基于Mooney-Rivlin本构模型橡胶防尘罩的非线性有限元分析 被引量:10
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作者 姚艳春 王国权 +1 位作者 赵诚 胡庆辉 《北京信息科技大学学报(自然科学版)》 2013年第4期52-56,共5页
为揭示橡胶防尘罩的结构参数对其拉压应力的影响,采用ABAQUS软件建立了基于Mooney-Rivlin本构模型的防尘罩有限元模型。根据标准试件轴向拉伸实验数据拟合了本构模型参数C10和C01,完成了防尘罩轴向拉伸和轴向压缩工况的有限元分析,得到... 为揭示橡胶防尘罩的结构参数对其拉压应力的影响,采用ABAQUS软件建立了基于Mooney-Rivlin本构模型的防尘罩有限元模型。根据标准试件轴向拉伸实验数据拟合了本构模型参数C10和C01,完成了防尘罩轴向拉伸和轴向压缩工况的有限元分析,得到了防尘罩的应力应变分布规律。通过对试件和防尘罩制品的拉伸试验验证了有限元计算结果的可信性,为橡胶类零部件的强度性能分析、结构参数优化提供了一种方法。 展开更多
关键词 防尘罩 非线性有限元分析 Mooney-Rivlin本构模型
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钢筋混凝土三维非线性有限元分析的复合式模型 被引量:5
9
作者 徐镇凯 曾懿 罗治国 《南昌大学学报(工科版)》 CAS 2005年第3期41-43,51,共4页
本文简要介绍了钢筋混凝土有限元传统模型,提出了三维钢筋混凝土结构非线性有限元分析复合式模型.该模型用不同方法处理计算钢筋混凝土拉区和压区:拉区钢筋采用杆件单元模型,压区钢筋混凝土则采用整体式模型.同时,引人了混凝土非线性本... 本文简要介绍了钢筋混凝土有限元传统模型,提出了三维钢筋混凝土结构非线性有限元分析复合式模型.该模型用不同方法处理计算钢筋混凝土拉区和压区:拉区钢筋采用杆件单元模型,压区钢筋混凝土则采用整体式模型.同时,引人了混凝土非线性本构关系和多轴强度准则.该模型可以适用于大型复杂钢筋混凝土结构的三维非线性有限元分析,并可以进一步实现应力应变全过程、混凝土裂缝等分析,且使用方便.所附算例表明,使用该模型能较好符合试验结果. 展开更多
关键词 钢筋混凝土结构 非线性有限 复合式模型 非线性本构关系 强度准则
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高压转子非线性接触模型的AC-PSO有限元修正 被引量:3
10
作者 余坚 谢寿生 +3 位作者 张子阳 王磊 王立国 胡金海 《空军工程大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2013年第5期1-4,52,共5页
针对精确建立航空发动机高压转子有限元模型的问题,提出了基于AC-PSO算法修正有限元模型描述航空发动机非线性接触的方法。首先在拉杆结构线性接触力学模型的基础上,建立其非线性模型。其次将模型修正问题转化为求解定义在时域的误差函... 针对精确建立航空发动机高压转子有限元模型的问题,提出了基于AC-PSO算法修正有限元模型描述航空发动机非线性接触的方法。首先在拉杆结构线性接触力学模型的基础上,建立其非线性模型。其次将模型修正问题转化为求解定义在时域的误差函数的极小值,运用ACPSO算法对惯性权重w进行自适应动态调整,每一时刻对每一粒子不同对待。最后以某型航空发动机高压转子模型为例进行仿真。通过与非线性模型的PSO修正结果及线性模型的ACPSO修正结果比较,该方法可有效进行模型修正。 展开更多
关键词 航空发动机高压转子 非线性模型 修正有限 云自适应 粒子群算法
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砼小型空心砌块砌体的非线性动力分析有限元模型 被引量:8
11
作者 祝英杰 刘之洋 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期30-33,共4页
提出了一个研究平面动荷下 (地震荷载 )砼小型空心砌块砌体动力反应的非线性分析模型·并将其导入非线性动力分析有限元程序·将砌块砌体看作为一种非线性均质正交异性材料 ,提出了破坏包络线 ,可用于预测灰缝的滑移和开裂 ,及... 提出了一个研究平面动荷下 (地震荷载 )砼小型空心砌块砌体动力反应的非线性分析模型·并将其导入非线性动力分析有限元程序·将砌块砌体看作为一种非线性均质正交异性材料 ,提出了破坏包络线 ,可用于预测灰缝的滑移和开裂 ,及压碎类型破坏·并通过一个统一灰缝模型来考虑了水平灰缝的方向性效应·非线性动力分析利用修正Newton Raphson迭代和Newmark时间积分来完成·通过非线性动力分析和试验验证 ,证明了该模型的有效性·该模型可以用于动力时程分析· 展开更多
关键词 砼小型空心砌块砌体 非线性动力分析 有限模型 统一灰缝模型 正交异性材料
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钢筋混凝土箱梁非线性有限元模型C^0型单元
12
作者 曾啸 冯双会 +7 位作者 曾啸 冯双会 曾啸 冯双会 曾啸 冯双会 曾啸 冯双会 《西部探矿工程》 CAS 2004年第3期144-146,共3页
结合实际工程的缩尺模型试验 ,对钢筋混凝土薄壁箱形梁的非线性有限元分析方法进行了详细的比较研究 ,对非线性有限元分析研究中比较敏感的影响因素进行了分析 ,并在此基础上提出了适应于钢筋混凝土箱形薄壁梁的非线性有限元分析模型。
关键词 钢筋混凝土箱梁 非线性有限模型 C^0型单元 板壳单元
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一类热流密码体制非线性模型的有限元算法 被引量:3
13
作者 李宁 郭艳 +1 位作者 秦卫平 卢洪虎 《南京邮电学院学报》 2001年第3期43-45,47,共4页
讨论了一类热流密码体制非线性模型的数值计算问题 ,设计了一种适合热流密码体制的有限元算法 ,证明了算法解的存在唯一性 ,并利用计算机模拟实现加、解密过程 ,得到了一些结论。为进一步探索热流密码体制加、解密问题的有效算法乃至实... 讨论了一类热流密码体制非线性模型的数值计算问题 ,设计了一种适合热流密码体制的有限元算法 ,证明了算法解的存在唯一性 ,并利用计算机模拟实现加、解密过程 ,得到了一些结论。为进一步探索热流密码体制加、解密问题的有效算法乃至实际应用提供了思路。 展开更多
关键词 热流密码体制 有限元法 非线性模型
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斜拉索管桥几何非线性分析的三维有限元模型 被引量:3
14
作者 许萍 李著信 高松竹 《石油工程建设》 2008年第6期14-17,共4页
根据斜拉索管桥的实际结构特点,建立了三维有限元计算模型。针对输送管道的薄壁结构特征,在弹性薄壳理论的基础上,引入Karman挠曲系数以及应力增强系数,建立了曲管单元的计算模型;同时考虑了斜拉索的垂度效应、边界条件等结构参数对斜... 根据斜拉索管桥的实际结构特点,建立了三维有限元计算模型。针对输送管道的薄壁结构特征,在弹性薄壳理论的基础上,引入Karman挠曲系数以及应力增强系数,建立了曲管单元的计算模型;同时考虑了斜拉索的垂度效应、边界条件等结构参数对斜拉索管桥的影响。结合实例,对恒载作用下斜拉索管桥的结构、几何形状与内力进行了仿真计算,数值计算结果与实测结果吻合,说明应用该有限元模型能够精确进行几何非线性分析。 展开更多
关键词 斜拉索管桥 有限模型 几何非线性 恒载初始内力
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砖砌体非线性有限元分析模型研究 被引量:2
15
作者 黄亮 张梦芳 李青宁 《武汉化工学院学报》 CAS 2005年第2期24-27,共4页
主要论述了砖砌体非线性有限元模型、刚度矩阵、破坏准则、裂缝的模拟、砖砌体单元破坏后应力应变关系矩阵的处理,并提出相应的残余应力的释放方法.
关键词 砖砌体 非线性有限 正交异性增量模型 弥散式裂缝 残余应力
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斜坡桩水平循环特性模型试验及有限杆单元解 被引量:4
16
作者 彭文哲 赵明华 +1 位作者 杨超炜 赵衡 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期381-391,共11页
为了揭示斜坡效应和循环弱化效应共同影响下的斜坡桩水平循环特性,进行了不同循环次数、荷载幅值及坡度下的单向水平循环加载试验,并将水平静载试验作为对照,揭示了桩顶位移、桩身弯矩及地基反力等变化规律。综合考虑二阶效应及桩-土相... 为了揭示斜坡效应和循环弱化效应共同影响下的斜坡桩水平循环特性,进行了不同循环次数、荷载幅值及坡度下的单向水平循环加载试验,并将水平静载试验作为对照,揭示了桩顶位移、桩身弯矩及地基反力等变化规律。综合考虑二阶效应及桩-土相互作用的影响,对单元刚度矩阵进行了改进,提出了有限杆单元解。将理论预测曲线等与实测曲线及幂级数法计算结果进行了对比,验证了有限杆单元解的合理性。结果表明:桩身弯矩及位移均随循环次数非线性增加,最大弯矩位置逐渐从无量纲深度z_(α)=1.25下移到z_(α)=1.75;桩顶无量纲位移y_(0,α)与循环次数n之间的关系符合幂函数y_(0,α)=An^(0.11);当荷载幅值由20 N增加到40 N时,最大无量纲弯矩由0.010增加到0.029,位置均保持在z_(α)=1.7附近;当坡度由30°增加到60°时,最大无量纲弯矩由0.011(z_(α)=1)增加到0.025(z_(α)=2.5)。 展开更多
关键词 桥梁工程 桩基础 水平循环特性 模型试验 斜坡效应 有限杆单元
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基于MIDAS软件的船闸上闸首结构三维非线性有限元分析
17
作者 严思寒 《珠江水运》 2024年第24期114-116,共3页
本文针对某个需要改建的船闸工程,基于MIDASGTS-NX有限元软件,建立该船闸上闸首整体式结构的三维有限元模型,地基土采用非线性土体材料即修正摩尔-库伦本构模型,计算在不同工况下上闸首结构的受力情况,从而得出上闸首结构的位移及应力... 本文针对某个需要改建的船闸工程,基于MIDASGTS-NX有限元软件,建立该船闸上闸首整体式结构的三维有限元模型,地基土采用非线性土体材料即修正摩尔-库伦本构模型,计算在不同工况下上闸首结构的受力情况,从而得出上闸首结构的位移及应力分布规律,其内力结果在后续闸首结构优化设计和配筋计算时能够提供可靠的理论依据,为今后类似的船闸工程有限元计算方面提供一定的借鉴参考。 展开更多
关键词 闸首 三维有限元分析 非线性土体 修正摩尔—库伦模型 应力分析
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基于混合模型的超大规模隧道结构非线性动态有限元分析
18
作者 翁依柳 金先龙 +1 位作者 顾赟 杨志豪 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第7期157-163,共7页
提出了一种用于对超大规模隧道结构进行有限元分析的混合模型建模方法,弥补了以往仿真计算中宏观与微观不能同时兼顾的不足。利用并行算法,并对整体混合模型的计算时间步进行了有效的控制,使超级计算机能完成此类超大规模整体混合模型... 提出了一种用于对超大规模隧道结构进行有限元分析的混合模型建模方法,弥补了以往仿真计算中宏观与微观不能同时兼顾的不足。利用并行算法,并对整体混合模型的计算时间步进行了有效的控制,使超级计算机能完成此类超大规模整体混合模型的计算。用混合模型建模法对青草沙水源地原水工程输水隧道进行非线性动态有限元仿真,得到的结果既反映了宏观的响应规律,又反映了局部精细结构的具体变化,证明了此种混合模型建模方法的可行性。 展开更多
关键词 混合模型 超大规模 非线性 有限
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粗粒料非线性模型(hhu-KG)的有限元实现及工程应用 被引量:1
19
作者 徐小东 孙屹 +2 位作者 孙来 王栋良 罗书靖 《水利水电技术》 北大核心 2020年第12期235-241,共7页
介绍了一种可以考虑剪胀效应、中主应力影响以及强度非线性的粗粒料非线性模型(hhu-KG模型)。在次弹性理论的基础上将其扩展为一般应力空间中的应力应变关系,并基于土石坝静动力流固耦合可视化分析软件平台开发了该模型的有限元计算程... 介绍了一种可以考虑剪胀效应、中主应力影响以及强度非线性的粗粒料非线性模型(hhu-KG模型)。在次弹性理论的基础上将其扩展为一般应力空间中的应力应变关系,并基于土石坝静动力流固耦合可视化分析软件平台开发了该模型的有限元计算程序。采用该模型和邓肯E-B模型对某面板堆石坝进行了三维有限元数值模拟,并对两种模型的模拟结果进行了对比分析。结果显示,相较于邓肯E-B模型,hhu-KG模型计算所得到的最大沉降值与最大面板挠度值略小,而最大顺河向位移值略大,但是两种模型计算所得的坝体与面板变形分布规律大致相同,且符合工程的一般规律,验证了基于次弹性理论推导的刚度系数矩阵的合理性,同时也说明了hhu-KG模型在土石坝静力有限元分析中的适用性。研究成果为粗颗粒土在土石坝的应用提供参考。 展开更多
关键词 粗粒料 非线性本构模型 次弹性 有限元法
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一种适合橡胶类材料的非线性粘弹性本构模型 被引量:9
20
作者 安群力 危银涛 杨挺青 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第4期37-41,共5页
借助非线性流变模型建立大变形情况非线性粘弹材料的本构关系 ,考虑到大多数橡胶类材料具有的几乎不可压缩性 ,以及体积响应和剪切响应的流变性能不同 ,将变形梯度乘法分解为等容部分和体积变形部分 ,给出了一种适合橡胶类材料的非线性... 借助非线性流变模型建立大变形情况非线性粘弹材料的本构关系 ,考虑到大多数橡胶类材料具有的几乎不可压缩性 ,以及体积响应和剪切响应的流变性能不同 ,将变形梯度乘法分解为等容部分和体积变形部分 ,给出了一种适合橡胶类材料的非线性粘弹性本构模型 ,并模拟了粘滞效应。对于极快或极慢的过程 ,该模型退化为橡胶弹性理论 ;在小变形情况下退化为经典的广义Maxwell粘弹性材料。模型与热力学第二定律相容 ,适合于大规模数值分析。 展开更多
关键词 橡胶 有限变形 非线性粘弹性本构模型 非线性流变模型 粘滞效应 广义Maxwell粘弹性材料 弹性理论
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