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显式方法模拟类橡胶材料率相关Mullins效应
被引量：
2
1
作者
王晓明
田兴兴
+1 位作者
张振
肖衡
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第12期3553-3563,共11页
有了加载历史后的类橡胶材料再次加载,会发生应力软化效应,也称为Mullins效应.Mullins效应引起的应力-应变滞回圈会随着应变率的变化而发生改变.首先,经典的类橡胶材料弹性势通常不考虑耗散,无法从理论上解释为什么材料有了加载历史以...
有了加载历史后的类橡胶材料再次加载,会发生应力软化效应,也称为Mullins效应.Mullins效应引起的应力-应变滞回圈会随着应变率的变化而发生改变.首先,经典的类橡胶材料弹性势通常不考虑耗散,无法从理论上解释为什么材料有了加载历史以后会产生应力软化现象;其次,传统方法通常把应变率作为固定的参数引入到方程,这样就增加了模型的使用局限性;最后,大部分模型仅仅考虑单一的变形模式(比如单轴拉伸),而真实的材料还可能受到等双轴拉伸、平面应变拉伸等更加复杂的变形模式.文章基于显式方法构造类橡胶材料弹性势,用来模拟不同应变率下考虑Mullins效应的应力-应变关系.首先,通过研究类橡胶材料在加载-卸载下的应力-应变关系,构造耗散随着加载历史变化的规律;其次,将耗散和应变率作为变量引入到形状特征参数中,构造3个基准实验新的形函数表达;最后,利用对数应变构造3个不变量,结合前面得到的形函数,基于Hermite插值方法得到统一弹性势.结果表明,通过统一弹性势可以分别推导得到3个基准实验下的应力-应变关系,对于率相关Mullins效应的实验数据可以进行精确的匹配与合理的预测.本研究工作所有的参数通过显式方法给出,大大减少了计算代价,为类橡胶材料的工程设计和实际应用提供了重要数据和设计指导.
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关键词
弹性势
Mullins效应
应变率
耗散
形函数
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职称材料
显式模拟类橡胶材料应力软化引起的不可恢复变形及其各向异性特征
被引量：
6
2
作者
王晓明
吴荣兴
+1 位作者
蒋义
肖衡
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第7期1999-2009,共11页
类橡胶材料在经过初次加载后会产生应力软化现象,也就是Mullins效应.实验证明应力软化现象会导致材料产生不可恢复变形,同时引入各向异性特征.本文基于对数应变构造一个多轴可压缩应变能函数,先引入耗散来表征应力软化现象,再引入依赖...
类橡胶材料在经过初次加载后会产生应力软化现象,也就是Mullins效应.实验证明应力软化现象会导致材料产生不可恢复变形,同时引入各向异性特征.本文基于对数应变构造一个多轴可压缩应变能函数,先引入耗散来表征应力软化现象,再引入依赖耗散大小的不可恢复变形量以及各向异性特征量,使得新模型既可以表征Mullins效应,又能模拟应力软化作用下产生的不可恢复变形和各向异性特征.本文在各向同性形函数的基础上,通过球坐标系的思想,进一步发展并提出了一个任意方向适用的各向异性形函数.新模型在材料尚未发生软化(耗散为0)的情况下,表现出各向同性;一旦发生应力软化(耗散大于0),则变为各向异性.随着加载-卸载循环的累积,耗散逐渐变大,不可恢复变形也随之变大直到达到一个稳定的值,各向异性特性也逐渐变得明显.新方法得到的结果可以精确匹配经典的实验数据,并预测不同方向的应力软化现象以及由此产生的不可恢复变形和各向异性特征.
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关键词
应力软化
不可恢复变形
各向异性
耗散
形函数
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职称材料
题名
显式方法模拟类橡胶材料率相关Mullins效应
被引量：
2
1
作者
王晓明
田兴兴
张振
肖衡
机构
宁波职业技术
学院
应用
力学
研究所
暨南大学
力学
和建筑工程
学院
出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第12期3553-3563,共11页
基金
浙江省教育厅科研项目(Y202351879)
国家自然科学基金(1217020816)资助。
文摘
有了加载历史后的类橡胶材料再次加载,会发生应力软化效应,也称为Mullins效应.Mullins效应引起的应力-应变滞回圈会随着应变率的变化而发生改变.首先,经典的类橡胶材料弹性势通常不考虑耗散,无法从理论上解释为什么材料有了加载历史以后会产生应力软化现象;其次,传统方法通常把应变率作为固定的参数引入到方程,这样就增加了模型的使用局限性;最后,大部分模型仅仅考虑单一的变形模式(比如单轴拉伸),而真实的材料还可能受到等双轴拉伸、平面应变拉伸等更加复杂的变形模式.文章基于显式方法构造类橡胶材料弹性势,用来模拟不同应变率下考虑Mullins效应的应力-应变关系.首先,通过研究类橡胶材料在加载-卸载下的应力-应变关系,构造耗散随着加载历史变化的规律;其次,将耗散和应变率作为变量引入到形状特征参数中,构造3个基准实验新的形函数表达;最后,利用对数应变构造3个不变量,结合前面得到的形函数,基于Hermite插值方法得到统一弹性势.结果表明,通过统一弹性势可以分别推导得到3个基准实验下的应力-应变关系,对于率相关Mullins效应的实验数据可以进行精确的匹配与合理的预测.本研究工作所有的参数通过显式方法给出,大大减少了计算代价,为类橡胶材料的工程设计和实际应用提供了重要数据和设计指导.
关键词
弹性势
Mullins效应
应变率
耗散
形函数
Keywords
elastic potential
Mullins effect
strain rate
dissipation
shape function
分类号
O343 [理学—固体力学]
O345 [理学—固体力学]
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职称材料
题名
显式模拟类橡胶材料应力软化引起的不可恢复变形及其各向异性特征
被引量：
6
2
作者
王晓明
吴荣兴
蒋义
肖衡
机构
宁波职业技术
学院
应用
力学
研究所
宁波建工
工程
集团有限公司
暨南大学力学和建筑工程学院重大工程灾害与控制教育部重点实验室
出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第7期1999-2009,共11页
基金
2020访问工程师项目校企合作资助项目(FG2020038)。
文摘
类橡胶材料在经过初次加载后会产生应力软化现象,也就是Mullins效应.实验证明应力软化现象会导致材料产生不可恢复变形,同时引入各向异性特征.本文基于对数应变构造一个多轴可压缩应变能函数,先引入耗散来表征应力软化现象,再引入依赖耗散大小的不可恢复变形量以及各向异性特征量,使得新模型既可以表征Mullins效应,又能模拟应力软化作用下产生的不可恢复变形和各向异性特征.本文在各向同性形函数的基础上,通过球坐标系的思想,进一步发展并提出了一个任意方向适用的各向异性形函数.新模型在材料尚未发生软化(耗散为0)的情况下,表现出各向同性;一旦发生应力软化(耗散大于0),则变为各向异性.随着加载-卸载循环的累积,耗散逐渐变大,不可恢复变形也随之变大直到达到一个稳定的值,各向异性特性也逐渐变得明显.新方法得到的结果可以精确匹配经典的实验数据,并预测不同方向的应力软化现象以及由此产生的不可恢复变形和各向异性特征.
关键词
应力软化
不可恢复变形
各向异性
耗散
形函数
Keywords
tress softening
permanent set
anisotropy
dissipation
shape function
分类号
O343 [理学—固体力学]
O345 [理学—固体力学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
显式方法模拟类橡胶材料率相关Mullins效应
王晓明
田兴兴
张振
肖衡
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
显式模拟类橡胶材料应力软化引起的不可恢复变形及其各向异性特征
王晓明
吴荣兴
蒋义
肖衡
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
6
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职称材料
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