一、有限元分析中超弹材料模型采用的弹性体试验（论文文献综述）
邵晓宙[1]（2021）在《金属橡胶超弹性本构模型研究及其有限元二次开发》文中指出在设计新型金属橡胶制品时,对其本构关系进行深入研究有助于缩短研发周期,节约设计成本。现有的金属橡胶本构模型含有较多的参数,形式复杂,且不能很好地与有限元软件结合。本文以空心圆柱金属橡胶构件为研究对象,建立拟合精度较高且易与有限元软件结合的金属橡胶超弹性本构模型。为金属橡胶制品的性能预测提供参考,同时也为金属橡胶在其他领域的应用和推广提供便利。基于连续介质力学理论,本文将金属橡胶静态变形过程等效为超弹性体的均匀变形,其中金属橡胶的本构关系由应变能函数来确定。首先对金属橡胶静态压缩的变形过程进行分析,并结合超弹性体本构模型理论,将金属橡胶的变形分为等容部分和体积部分,建立金属橡胶超弹性本构模型。然后通过对静态试验数据的分析,研究得出固相体积分数与丝径是对金属橡胶本构模型精度的影响较大的因素,且加载速度在0.5mm/min～50mm/min内变化对金属橡胶的刚度影响较小的结论。最终确定金属橡胶应变能函数的形式。经验证,金属橡胶超弹性本构模型较多项式模型有更好的拟合精度,且对固相体积分数和丝径变化时的本构关系有较好的预测性。基于有限元软件ABAQUS中的用户子程序接口,对金属橡胶超弹性本构模型进行有限元软件的二次开发。为简化通过试验数据拟合求解本构模型材料参数的过程,开发基于MATLAB的GUI工具编写的材料参数求解软件。首先利用Fortran语言编写金属橡胶超弹性本构模型应变能的用户子程序,并通过单元压缩仿真和空心圆柱静态压缩仿真对子程序进行了验证。验证结果表明编写的子程序能够反映金属橡胶静态压缩特性。在将二次开发工作与实际工程应用结合的过程中,先对金属橡胶隔振器进行静态试验,得到在4 k N载荷下的最大位移量为2.50mm左右。再将静态试验数据导入材料参数求解软件中,确定本构模型的材料参数。最后调用编写好的用户子程序文件对金属橡胶隔振器静态试验进行仿真,仿真结果显示在相同载荷下的最大位移量为2.68 mm,与四组试验值比较的最大误差为7.6%,验证了二次开发工作在实际工程应用中的有效性。
赵越坤[2]（2021）在《介电弹性体发电器发电性能的数值模拟研究》文中进行了进一步梳理近些年,能源问题日益严峻,节能减排以及开发新能源已经逐渐成为全球各国解决能源危机的最有效途径。介电弹性体发电器以其能量密度高、形变程度大、适用范围广、成本低等优点吸引了越来越多的关注。介电弹性体作为一种典型的非线性粘弹性材料,在工作过程中产生的滞后损耗会对发电性能产生影响,而目前对于发电性能计算的研究中大都假设介电弹性体为高弹性材料,忽略了其粘弹性滞后损耗。本文研究了介电弹性体材料的粘弹性算法,计入介电弹性体发电器滞后损耗,对其发电性能进行了数值模拟研究,主要研究内容如下:1、基于介电弹性体材料动态力学性能实验结果,考虑了应变幅值和频率对损耗角的影响,建立了材料滞后损耗计算方法,实验验证了天然橡胶复合材料和硅橡胶复合材料的滞后损耗。2、在应用所建立的滞后损耗计算方法基础上,使用有限元软件ABAQUS建立了发电性能计算模型,分析了介电弹性体发电器在一个工作循环中的能量转换过程,建立了拉伸电容和Maxwell静电力的计算方法,对不同工作条件的循环过程进行了仿真模拟,分析了介电弹性体发电器发电性能的影响因素。通过搭建的发电装置对仿真模拟结果进行了实验验证,证明了模拟结果的准确性和有效性。计算结果表明,提高施加的初始电压以及增加工作时的最大拉伸距离,可以提高介电弹性体发电器的发电性能。此外,在施加初始电压6.5 KV、拉伸最大距离为30 mm时的计算结果表明,单循环发电过程中产生的粘弹性滞后损耗约为9.4 mJ、输入机械功约为39.74 mJ,约有四分之一的输入机械功因粘弹性而耗散掉,未转化为电能,这证明了粘弹性滞后损耗会对发电性能产生影响。3、通过分别对在平面拉伸模式下以及等轴拉伸模式下工作的两种发电器件的发电性能进行了模拟计算,发现在等轴拉伸模式下工作的圆形发电器件具有更优异的发电性能。本文的研究结果,可以对介电弹性体发电器的设计以及结构优化提供一定指导和帮助。
周罗男[3]（2021）在《有序超弹性泡沫材料的结构设计与性能模拟》文中指出超弹性多孔泡沫材料作为一种由超弹性基体组成的三维多孔结构材料,同时兼顾了多孔材料的高比表面积、高孔隙率、轻质高强、高延展性、可压缩性和超弹性材料的弹性和抗疲劳性等特性,使其在柔性器件、组织工程和能量耗散等领域具受到广泛地关注,特别是具有超长应力平台的泡沫材料,在大压缩变形范围内可以提供稳定的应力,这对软连接系统的结构稳定至关重要。但是传统的制备方法得到的往往是无序的泡沫结构,其密度和性能都难以准确调控,缺乏结构的可设计性和性能的可调性。然而增材制造（主要指3D打印）技术的发展改变的了这一现状,拓展了超弹性泡沫材料的应用。因此本论文从结构设计,性能模拟和实验验证的角度出发,设计并制备具有长应力平台的的有序超弹泡沫结构,同时也探究了所设计的结构在生物领域的应用。本文分为以下三个部分:（1）堆垛结构的优化设计与性能模拟:通过改变堆叠方式和增加堆叠层数的方法对传统准晶堆叠结构进行优化设计,并使用有限元分析的方法模拟分析力学性能和几何参数,解释不同结构的变形机理,最后通过对3D打印制备的结构进行力学性能测试,验证了形变机理。（2）拉胀结构的设计与性能模拟:结合前文的堆叠方式,基于空心八面体设计了四种具有负泊松比效应的拉胀结构,使用有限元方法系统地分析了拉胀结构的力学性能。（3）拉胀结构的应用探索:基于前文设计的拉胀结构的压缩特性,探索其在脊椎修复中的应用,使用有限元方法分析了该结构植入腰椎后的力学响应;体外动物实验对可行性做了一步验证。通过以上结构设计,本文实现了堆垛结构压缩时的屈曲变形,解决了传统堆垛结构无明显应力平台的问题,通过对变形机理的研究,发现屈曲是产生应力平台的必要条件;其次所设计的拉胀结构具有优异的可回复性和能量吸收效率,在脊椎修复等生物领域中有较好的应用前景,进一步拓宽了所设计结构的应用。
彭海岩[4]（2021）在《重载大功率高弹联轴器扭转振动分析及优化》文中研究指明随着我国能源开采技术的迅猛发展,大功率高速柴油发动机在压裂车及其它能源开采装备中得到了广泛应用。该类柴油发动机具有高转速、高功率等特点,这也同样使得该类柴油发动机在输出扭矩时具有振动高与噪声大等缺陷,因此如何克服或者降低这些缺陷是未来研究的一个重要方向。因为高弹联轴器（highly flexible couplings）具有较好的各向位移补偿能力及阻尼性,所以高弹联轴器在具有大功率柴油发动机的压裂车中得到了较多的应用。但是迄今为止我国仍然没有专用于大功率压裂车的高弹联轴器系列,现阶段压裂车所使用的高弹联轴器基本都是从国外进口。近些年来由于国外对我国进行关键技术封锁,导致高弹联轴器的关键数据难以获取,也使得高弹联轴器后期维修或更换成本高昂,完全被国外企业牵着鼻子走。这就使得我国石油、页岩气等能源装备对外依赖严重,不利于我国今后能源开采的健康发展。本文将通过研究高弹联轴器如何进行扭转减振,对决定其减振性能的主要部件橡胶弹性体进行了试验及仿真分析。再对主要影响其减振性能的参数进行多目标优化,在原有的基础上重新优化出一款高弹联轴器。优化后的高弹联轴器不仅能避免与压裂车柴油发动机发生共振,而且还能起到良好的减振效果。主要研究内容及成果如下:（1）在国内外高弹联轴器扭转振动已有研究的基础上,对主要影响高弹联轴器减振动性能的橡胶弹性体进行拉伸试验。以德国的Reich公司生产的AC11型号产品所使用的橡胶元件作为研究对象,将橡胶弹性元件制成I型哑铃试样和方块橡胶试样。在消除Mullins效应的前提下分别对试样进行单轴拉伸和平面拉伸试验。然后对得到的拉伸数据结果处理后,再导入ANSYS软件中与软件中常用的8种本构模型进行拟合。最终选取在ANSYS中拟合程度做好的Mooney-Rivilin-5本构模型用于后面仿真分析。（2）对高弹联轴器进行选型计算,然后对选好的AC11型号高弹联轴器进行静态及动态仿真分析。在已知高弹联轴器弹性元件本构模型的基础上,根据理论计算选型,选取与压裂车柴油发动机MTU-16V4000S83型号相匹配的高弹联轴器型号AC11。对AC11高弹联轴器进行静力学仿真,得出AC11高弹性联轴器满足静强度要求。再通过ANSYS中的模态分析,得到其自振频率及主振型。最后在模态分析的基础上进行谐响应分析,得出AC11型号的高弹联轴器不仅满足压裂车柴油发动机MTU-16V4000S83输出扭转载荷的强度要求,也能够有效避免与该柴油发动机（253.3 Hz）产生共振,确定了AC11高弹联轴器的危险频率为21 Hz和39 Hz。（3）高弹联轴器关键参数计算及减振能力计算,使用Matlab中的Simulink软件进行数字仿真分析。对影响高弹联轴器的扭转振动基本参数进行理论计算,得到AC11高弹联轴器等效强度σP=1.16N/mm2、扭转静刚度K静=7.805×106N?mm/rad,动刚度K动=10.742×106 N?mm/rad。然后通过减振性能的理论计算,得到其动力放大系数Kd=0.142,可知高弹联轴器具有较好的减振性能,Kd值的大小可以作为减振能力的评价标准。建立高弹联轴器的动力学模型得到其数学微分方程,再通过Matlab-Simulink模块对数学模型中线性微分方程进行数值仿真,求解得到其力响应曲线在t=0.25 s时达到相对稳定值。（4）确定影响高弹联轴器振动性能参数的取值范围,对高弹联轴器进行多目标优化。确定了影响高弹联轴器力学性能的关键尺寸及其变化趋势和变化范围,利用ANSYS-Workbench软件对AC11高弹联轴器进行多目标结构优化,优化过程中选用中心复合设计（CCD）的方法计算生成试验数据表,选用多目标遗传算法（MOGA）求得三组最优解,根据实际情况选取第二组最优解作为多目标结构优化结果。对比多目标优化前后高弹联轴器各项性能,得出优化后的高弹联轴器固有频率降低10.9%,减振性能系数减小14.8%,质量降低7%。
朱维浩[5]（2021）在《高速磁浮列车聚氨酯限位弹簧的研制》文中进行了进一步梳理在高速列车的垂向动力学系统中,限位弹簧是二系悬挂系统的关键部件之一,由于具有非线性刚度特性、低振动频率及迟滞特性,可通过减振材料的塑性变形来吸收和消耗振动能量而被广泛的用作国内外轨道交通车辆空气弹簧的限位元件。高速磁浮列车比目前高铁及动车的运行速度更快,承载能力更强,舒适性要求更高,现有的限位弹簧已经无法满足其技术条件。因此研制出适合高速磁浮列车性能要求的限位弹簧是十分必要的。本文在查阅大量国内外相关文献及对高铁动车限位弹簧研究分析的基础上,结合高速磁浮列车限位弹簧的技术条件,对高速磁浮列车聚氨酯限位弹簧进行了研制。首先对限位弹簧的减振阻尼机理及工作机理进行了研究,初步确立了限位弹簧的结构参数;通过对聚氨酯材料超弹本构模型的研究,对材料参数进行了确定,借助ABAQUS有限元软件对聚氨酯限位弹簧进行了静力学仿真,对限位弹簧的结构进行了设计优化;然后根据设计结果对挤出模头及流道进行了结构设计,再通过对聚氨酯熔体本构模型的研究,利用POLYFLOW有限元软件对挤出流道进行了流场分析,根据分析结果对挤出流道结构及工艺参数进行了优化;最后利用挤出成型法对高速磁浮列车聚氨酯限位弹簧进行了试制,并对试制的样品进行了性能测试。本文主要研究内容如下:（1）通过查阅国内外相关文献资料,对聚氨酯材料及其加工成型方法、超弹本构模型、熔体本构模型及限位弹簧的减振阻尼机理、工作机理进行了研究,并结合高速磁浮列车限位弹簧的技术条件,完成了限位弹簧的结构设计。（2）通过对不同聚氨酯材料性能的研究,初步确定材料参数,并选取牌号为Mirathane-E190的聚氨酯材料制备所需试样;通过实验测试其单轴拉伸、多轴拉伸、平面拉伸状态下的应力-应变性能,根据实验数据进行本构模型的拟合,并结合拟合误差分析,最终确定选用Ogden N5作为超弹本构模型;利用本模型并运用ABAQUS有限元分析软件对限位弹簧进行了静力学仿真分析,根据分析结果对限位弹簧的结构参数进行了优化,结果表明,外径80mm、内径21mm、高度80mm时其位移-载荷曲线基本能满足技术条件的要求。（3）根据限位弹簧的结构参数对挤出模头及流道进行了结构设计;利用毛细管流变仪测试了聚氨酯熔体的流变性能参数,并进行Carreau熔体本构模型的拟合,运用POLYFLOW有限元软件进行了流场分析,通过对机头流道速度场及压力场分析,确定了最佳的结构及工艺参数为:流道成型段长度为145mm,熔体温度为190℃～200℃,入口流量为8000mm3/s。（4）采用挤出成型法对高速磁浮列车聚氨酯限位弹簧进行了试制,并对产品性能进行了测试,测试结果为:聚氨酯限位弹簧的静刚度处于2250N/mm至2500N/mm之间;-25℃时低温刚度系数小于1.5,-40℃时低温刚度系数不大于2.0,50℃时高温刚度系数大于0.8;疲劳过后的限位弹簧静刚度降低不超过10%;老化过后的静刚度变化低于10%,符合技术条件的要求。
刘丽[6]（2020）在《卷曲纤维增强复合材料力学性能及损伤机理研究》文中提出随着复合材料力学与损伤理论、制备工艺、试验方法和数值计算模型的发展与完善,复合材料在工程机械结构或仿生结构中得到了广泛的应用。为了满足复杂的工况和多样的载荷条件,对复合材料的力学性能与损伤机理的研究越来越要求精细化。卷曲或螺旋纤维因其特殊的结构形态和分布特性使得以其为增强相的复合材料在拉伸载荷下可吸收拉伸应力;在卸载时可像弹簧一样,释放应变能从而减少蠕变的影响。同时,空间卷曲纤维结构广泛存在于血管、结缔组织、毛竹以及编织复合材料中,是抵抗疲劳、冲击和多轴载荷的重要因素。我们根据纤维的力学特性和应用背景的不同,在有限应变范围内将该类复合材料分为非线性弹性体、各向异性和横观各向同性超弹性体。为了同时兼顾材料的宏细观力学特性、损伤机理和计算效率,本文建立了该类复合材料多相结构单胞有限元分析模型并施加周期性边界条件。与基于传统的均匀化和层合板损伤理论的有限元分析模型相比,所建立的复合材料单胞模型同时考虑了材料的微结构形态、组分损伤特性和界面属性可用于揭示材料的细观损伤特性与宏观损伤力学性能之间的相关性。本文的研究工作首先根据胶原纤维的形态结构特性,将其分为平面和空间卷曲结构并进行了数学参数方程表征。其次,基于单胞模型建模理论,建立了卷曲纤维增强复合材料多相结构单胞有限元分析模型并研究了纤维形态结构对材料宏观力学性能和局部应力场的影响。再者,考虑到生物组织中胶原纤维的超弹性损伤力学特性以及界面属性,探讨了纤维形态结构、损伤性能以及界面属性对复合材料宏观损伤力学性能和纤维损伤模式的影响,揭示了该类超弹性复合材料宏细观损伤力学之间的关联性。最后,考虑到固化温度对芳纶纤维卷曲结构的影响,通过改变固化温度制备了具有不同纤维卷曲特性和界面属性的芳纶纤维增强环氧树脂复合材料并通过宏观拉伸试验和细观损伤形貌分析,研究了该复合材料的宏观损伤力学响应与细观损伤之间的相互作用机理。本文主要完成的研究工作如下:（1）基于胶原纤维和编织类纤维的形态结构特性,给出了卷曲纤维形态结构的数学参数表征方程和与卷曲纤维增强复合材料力学与损伤相关的本构模型。首先,建立了平面和空间卷曲纤维中心曲线的数学参数方程,给出了实现卷曲纤维三维实体几何建模的数学建模方法;其次,根据卷曲纤维增强复合材料的多尺度力学和结构特性,详细介绍了与其力学性能和损伤相关的超弹性本构理论和损伤本构理论。（2）以平面卷曲纤维增强复合材料为研究对象,兼顾多相结构的力学和纤维微结构特性,构建了一种形态结构可控的三维单胞数值分析模型。基于所建立的复合材料单胞模型和周期性边界条件,研究了单轴拉伸载荷下单胞模型的整体力学响应并与试验结果进行了对比分析,验证了所建单胞模型的适用性和有效性。进而,基于上述复合材料单胞模型,探讨了单一和组合几何形态参数对单胞复合材料模型整体力学性能和局部应力场的影响。研究表明,材料的整体刚度主要与纤维的直线度相关,而局部应力场的大小及其分布由参数H、ω和χ共同决定且以纤维拐点参数ω为主导。该部分研究为指导该类复合材料的结构设计提供了基础数据参考。（3）以空间卷曲胶原纤维类复合材料为研究对象,研究了以其为增强相的软基质复合材料的非线性力学特性与其细观组分的微结构和损伤特性之间的关联性。首先,编写VUANISOHYPER＿INV用户子程序将各向异性和横观各向同性超弹性损伤本构嵌入有限元程序ABAQUS/Explicit并通过改变单一损伤参数验证了所编写和嵌入的材料损伤本构的正确性和可实现性。其次,在保证纤维损伤参数为常量的情况下,研究了纤维的形态结构参数对复合材料单胞整体损伤力学性能和纤维损伤特性的影响。进而,根据不同损伤参数下纤维损伤起始和演化的过程,揭示了复合材料单胞整体损伤力学特性与纤维损伤之间的相互作用机理。最后,探讨了弱界面和强界面两种界面粘结强度属性对纤维损伤与演化过程的影响。结果表明,复合材料单胞损伤名义应力-应变曲线的波动频率、幅值以及起始损伤状态与纤维的损伤属性和损伤模式相关,同时不同的界面属性可诱导纤维以不同的方式发生损伤失效,为该类复合材料的界面设计提供一定的参考价值。（4）考虑到芳纶纤维与胶原纤维具有类似的皮芯结构和横观各向异性热力学特性,通过改变复合材料制备过程中的固化温度,获取具有不同平面微卷曲结构和界面属性的微卷曲芳纶纤维增强增韧环氧复合材料。采用离轴拉伸实验与数字散斑相关法（DIC）、扫描电子显微镜（SEM）相结合的方法,研究了不同固化温度下制备的微卷曲芳纶/环氧复合材料的非线性损伤力学特性,并结合SEM微观损伤形貌和DIC应变场分布揭示了材料非线性损伤力学特性与微卷曲结构之间的非单调关系的相互作用机理。研究表明,在60°C～120°C范围内,80°C下制备的复合材料具有最佳的强度和刚度,120°C下具有最优的吸能特性。本节的研究有助于我们有选择的设计微卷曲芳纶/环氧复合材料层合板的制备工艺和界面改性。
张自斌[7]（2020）在《介质特异性粘附力学研究》文中进行了进一步梳理在生物系统中,细胞与细胞以及细胞与细胞外基质之间的特异性粘附是普遍存在的生物学现象。特异性粘附是由跨膜的受体分子和细胞外基质上的配体分子之间形成非共价键引起的,它具有靶向性,涉及分子键的随机反应（断开或闭合）与弹性体变形之间的耦合,在很多生物过程和生物功能中起着重要的作用,包括胚胎发育,组织新陈代谢和损伤治疗等。实验和理论已经表明,细胞是个复杂的动态结构,主要由细胞膜、细胞质和细胞核构成,它不仅仅表现出弹性,还表现出蠕变和松弛以及大变形下模量增加等现象,这些现象对特异性粘附有很大影响。目前,大多数的特异性粘附研究考虑的是半空间几何模型和线弹性本构模型,很少有研究者考虑弹性体的尺寸效应以及材料非线性特性对特异性粘附的影响。因此,本文建立了有限尺寸弹性体间的粘附模型来表征生物学中的特异性粘附行为,通过理论分析或有限元方法得出:存在最佳弹性体尺寸使得弹性体间的粘附强度达到最大;加载率和粘性系数的增加有利于提高弹性体间的粘附强度,加载率越小,分子键蠕变效应越明显,从而减小了界面间的粘附强度;弹性体内纤维结构的硬化行为能够提高界面间的粘附拉脱力,而纤维取向的倾斜是引起弹性体迁移的原因之一。本文主要包含以下研究内容:首先,本文建立了有限尺寸弹性体特异性粘附模型来表征弹性体间特异性粘附行为,利用弹性理论中悬臂梁在任意载荷作用下的求解方法,给出了外力作用下,粘附界面分子键变形的微分-积分控制方程,并获得了稳态或动态粘附行为数值解,定量地分析了弹性体尺寸、刚度以及加载率对粘附行为的影响。另外,有限元方法也被用于求解稳态时粘附问题,两种方法计算结果一致。利用有限元方法能够实现对更加广泛的材料本构关系的求解,并将其应用于研究细胞粘附问题。其次,考虑到细胞中骨架纤维的取向以及硬化行为以及大变形等特征,首先基于连续介质力学框架,研究了利用有限元方法实现超弹性本构理论,给出了超弹性材料切向刚度矩阵的推导,开发了近似不可压缩超弹性本构模型用户子程序,并通过算例验证了子程序的有效性。然后将横观各向同性超弹性本构模型应用于弹性体,建立了超弹性体与弹性体间的特异性粘附模型,研究了细胞内的骨架纤维性能以及纤维取向对弹性体间特异性粘附行为的影响。最后,针对细胞表现出的蠕变和松弛行为,分析并推导了粘弹性及其粘超弹性本构模型的有限元实现过程,并用算例证实了有限元实现的可靠性,粘弹性本构模型对研究细胞及其软组织力学行为很重要。通过建立粘弹性体与弹性体之间的特异性粘附模型,研究了加载率和粘性系数对特异性粘附行为的影响。
黄友剑[8]（2020）在《减振橡胶疲劳寿命预测方法与工程应用》文中研究说明橡胶材料因其良好的弹性和阻尼特性被广泛用作减振材料,超弹性和黏弹性是其基本力学性能,减振橡胶的疲劳力学行为表征和疲劳寿命评估是学术界和工程师共同关注的重要课题。本文着重研究减振橡胶材料的疲劳裂纹扩展特性、黏滞损耗引起的热力耦合效应和疲劳寿命预测方法。主要研究工作和结论如下:（1）减振橡胶材料超弹性本构模型的合理选择。从分子链网络统计理论和连续介质力学唯象理论两个方面总结了橡胶材料超弹性本构模型的建立方法,基于单轴拉伸、平面拉伸和等双轴拉伸变形模式的试验结果,确定了Ogden模型作为减振橡胶材料的优选本构模型。（2）减振橡胶脉冲循环疲劳裂纹扩展规律的研究。通过平面拉伸撕裂破坏试验、恒载平面拉伸+切割试验,确定了减振橡胶材料的临界撕裂能和疲劳阈值;通过平面拉伸疲劳撕裂试验,研究了脉冲循环载荷作用（载荷比R=0）下减振橡胶材料疲劳裂纹扩展速率与峰值撕裂能的关系,建立了疲劳裂纹扩展动力学模型;基于沙漏试样的疲劳破坏试验和疲劳裂纹扩展动力学模型,发展了一种确定橡胶材料本征裂纹尺寸的方法,进而得到了不同变形模式下材料的S-N曲线。（3）减振橡胶非脉冲循环疲劳裂纹扩展规律的研究。通过不同设定峰值应变条件下脉冲+非脉冲循环加载的平面拉伸撕裂试验,建立了分阶段的裂纹扩展模型,研究了载荷比R对疲劳裂纹扩展规律的影响,结合应变结晶强化机制,给出了橡胶材料疲劳寿命Haigh曲线,为橡胶减振元件的延寿设计提供了重要参考。（4）减振橡胶疲劳过程的热力耦合分析。考虑减振橡胶材料动态损耗模量的载荷频率、幅值和温度相关性,发展了考虑热力耦合效应的黏滞生热率模型,基于黏滞自热温升发展了一种疲劳寿命的快速评估方法。通过不同温度下的平面拉伸撕裂破坏试验,建立了橡胶材料临界撕裂能的温度相关模型,结果表明,临界撕裂能随温度升高呈指数衰减,进而建立了考虑温度相关性的疲劳裂纹扩展动力学模型和工程减振橡胶元件热力耦合疲劳仿真分析方法。
李思杰[9]（2020）在《机车橡胶旁承动态特性及其动力学影响研究》文中研究表明橡胶弹性元件由于具有粘弹性特性、高承载能力和免维护等特点,在机车车辆悬挂中得到广泛应用,其中大多数的货运机车均采用橡胶金属叠层元件作为二系弹性支撑,称为机车的橡胶旁承。在货运机车悬挂设计中,橡胶旁承的静挠度很小,通常与大静挠度一系悬挂相配合,使机车既具有良好的线路不平顺适应能力,又具有轴重转移小的优点,橡胶旁承的三向刚度和粘弹性特性使得机车的二系设计得到简化。但由于橡胶旁承静挠度过小对机车的垂、横向平稳性均有不利影响,因此也有部分机车加大了二系旁承的静挠度,此时机车的横向、纵向位移振动幅度相应增大,同时橡胶弹性元件也具有弹塑性,因此振动幅值和频率对橡胶旁承力学性能都有一定影响,所以研究橡胶旁承受到复杂激励时的动态特性及其动力学影响有着重要的意义。本文主要研究内容有:（1）介绍橡胶静态和动态特性研究。静态特性研究针对橡胶的超弹性,讨论了基于应变能密度函数的唯象模型和基于分子链网络的统计模型这两类超弹模型;动态特性研究针对橡胶的粘弹性和弹塑性,讨论了具有频率依赖性的粘弹性本构模型和具有幅值依赖性的弹塑性本构模型,为选择适用于橡胶有限元仿真的本构模型提供理论依据。（2）选择本构模型并介绍模型参数识别方法,利用NR65橡胶材料剪切实验获取模型参数,在此基础上使用有限元软件ANSYS,建立橡胶材料模型,进行剪切仿真并验证参数准确性,再建立橡胶旁承的叠加有限元模型,仿真并计算出橡胶旁承受不同幅值和频率激励下的动态刚度。（3）在SIMPACK中采用了叠加力元的方法,建立能够描述幅值依赖性和频率依赖性的叠加力元,给出橡胶旁承叠加力元参数拟合方法,通过橡胶旁承不同幅值和频率激励下的动态刚度可以识别力元参数。（4）以某内燃机车为研究对象,分别建立了未考虑动态特性的传统动力学模型和引入了橡胶旁承动态特性的变刚度动力学模型,对比分析了两个模型中的机车非线性临界速度、平稳性、轮轴横向力、轮轨垂向力和脱轨系数等,详细分析了橡胶旁承的动态特性对机车动力学性能的影响。通过本文研究,得到如下主要结论有:（1）使用广义Maxwell粘弹模型表示粘弹性、多个滞滑弹塑模型表示弹塑性的叠加本构模型,能够较好地拟合橡胶材料的频率依赖性和幅值依赖性,通过阻尼模量识别法获得的叠加本构模型参数可以用于有限元软件。（2）叠加模型有限元法是通过叠加多个有限元模型并保证多个有限元模型节点共用而单元不共用的建模方法,此方法可以利用叠加本构模型参数建立模型,在此基础上建立的橡胶旁承叠加有限元模型仿真结果具有较高的准确性。（3）在SIMPACK中采用了叠加力元法,利用102号力元和205号力元并联可以建立能够描述幅值依赖性和频率依赖性的叠加力元,使用叠加力元参数识别方法能够较好地识别力元参数。在拟合102号力元的传递函数时,使用MATLAB工具箱拟合效果更好。（4）机车在直线段时,变刚度模型的橡胶旁承纵向动刚度会有一定的增大,而橡胶旁承横向动刚度会明显减小;机车在曲线段时,变刚度模型的橡胶旁承纵向动刚度和横向动刚度都会明显减小,橡胶旁承的幅值依赖性对刚度有较大的影响。（5）在直线工况,变刚度模型的横向平稳性优于传统模型的横向平稳性;在曲线工况,变刚度模型的轮轴横向力、轮轨垂向力和脱轨系数均小于传统模型,这都是由于纵向和横向动刚度减小造成的,说明橡胶旁承的幅值依赖性对机车的动力学性能有较大的影响,变刚度模型动力学性能优于传统模型。
秦伟[10]（2020）在《海上风电大直径开口钢管桩锤击贯入过程研究》文中进行了进一步梳理随着海上风电的大规模发展,开口钢管桩的应用较普遍,一般采用锤击法贯入安装。其安装过程是桩锤的冲击荷载作用于桩顶,锤击能量以应力波的形式沿着桩身传递,克服土体的阻力而使得桩基贯入土中,该过程的桩土相互作用是一个大变形的动力高度非线性问题,其贯入过程的土体动力响应及对后续桩基承载特性的影响研究较为匮乏。为了分析海上风电大直径开口钢管桩锤击贯入全过程中的桩土动态响应规律,基于RITSS大变形分析技术,系统地建立了“锤-桩-土”有限元打桩分析方法,开展饱和黏土中海上大直径开口钢管桩在锤击荷载下贯入过程的研究,建立贯入后的桩周土孔压消散和桩的安装效应分析模型,开展大直径开口钢管桩承载特性的安装效应分析。主要研究内容和成果如下:（1）建立可用于锤击贯入分析的饱和土MCC模型。为了实现锤击荷载下桩贯入的高度非线性动力问题在有限元数值软件分析和计算,在总应力分析的弹塑性本构中引入孔压矩阵,构建可在饱和土中进行锤击贯入分析的MCC模型,并利用UMAT子程序进行了编译,通过与ABAQUS自带的本构进行对比分析,验证了模型的合理性。（2）建立饱和土分析中桩土接触摩擦本构。为了解决构建的饱和土MCC模型在分析桩土接触模型中不能自动消除孔压而获取有效应力的问题,基于库伦摩擦理论,建立了消除孔压影响的桩土接触摩擦本构,并利用FRIC子程序进行编译,通过与ABAQUS自带的摩擦本构进行对比分析,验证了桩土接触摩擦本构的合理性。（3）提出锤击贯入过程中开口桩土塞发生条件、开口桩内土的位移解析解以及锤击荷载下开口桩位移的傅里叶解析解。（1）为了建立锤击荷载下开口桩土塞效应的发生条件,基于静载作用下的开口桩以及桩内土的受力特性,引入惯性力和桩土接触动力系数DRF,结合动静法,建立开口桩以及桩内土的极限受力平衡条件,推导出锤击荷载下的开口桩土塞效应的发生条件;（2）为了掌握锤击贯入过程中开口桩内土的位移规律,基于静载作用下开口桩内土的位移演化规律,建立锤击贯入过程中桩内土的受力平衡关系,提出锤击贯入过程中的开口桩内土的位移解析解,并开展影响因素分析;（3）为了分析锤击荷载下开口桩的位移特性,考虑开口桩内外侧土体的摩擦,建立锤击荷载下的开口桩的波动方程,提出锤击荷载下开口桩的位移傅里叶解析解,并开展影响因素分析。（4）建立大直径开口钢管桩锤击贯入的有限元数值模型。为了研究海上风电大直径开口钢管桩的锤击贯入过程,运用RITSS大变形分析技术,建立海上大直径开口钢管桩锤击贯入的有限元数值模型;基于Randolph等的研究,绘制锤击荷载曲线,并采用GRLWEAP软件对比验证锤击荷载曲线的合理性;通过现场测试资料,验证建立的锤击贯入有限元模型的合理性。（5）提出大直径开口钢管桩的打桩预测公式。分别就不同桩径和壁厚的大直径开口钢管桩开展了锤击贯入过程的数值仿真研究,分析厚径比和桩径对贯入过程中的大直径开口钢管桩土抗力的影响,以及贯入过程中开口桩的承载特性,通过与已有文献的打桩预测公式进行对比,构建大直径开口钢管桩的打桩预测公式。（6）提出锤击贯入过程中桩周土的孔压预测公式并分析了超孔压影响范围。分析贯入过程中不同桩径和厚径比的大直径开口钢管桩周土孔压发展规律,提出孔压预测公式能预测桩周土的孔压演化趋势;基于孔压预测公式中的超孔压计算部分,分析贯入过程中超孔压的影响范围,并与仿真模型的计算结果进行对比,验证分析方法的合理性。（7）建立大直径开口钢管桩安装效应计算公式。为了分析完成锤击贯入后大直径开口钢管桩的安装效应发挥规律,建立完成贯入后的孔压消散和安装效应数值模型,并验证模型的合理性。通过对比理论孔压分布模型,验证了数值分析模型中超孔压分布的合理性。开展大直径开口钢管桩完成贯入后的孔压消散和安装效应分析,在数值模型中进行孔压消散后进行加载分析,获取不同消散时长的大直径开口钢管桩的荷载-位移（Q-s）曲线,对比分析不同桩径,相同厚径比的大直径开口钢管桩的安装效应发挥规律,建立安装效应计算公式。总之,为了开展大直径开口钢管桩锤击贯入过程的分析和研究,较为系统地建立锤击贯入开口钢管桩全过程的分析方法,包括锤击荷载下开口桩及桩内土的位移特性理论分析、贯入过程的数值分析模型以及完成贯入后的安装效应分析数值模型。分析大直径开口钢管桩锤击贯入过程中桩-土相互作用特性,提出锤击荷载下开口桩位移解、贯入过程中桩内土的位移解、大直径开口钢管桩的打桩预测公式、贯入过程中桩周土孔压预测公式以及安装效应计算公式。可为海上风电大直径开口钢管桩贯入饱和土中的承载特性分析,桩基设计等提供参考。
二、有限元分析中超弹材料模型采用的弹性体试验（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、有限元分析中超弹材料模型采用的弹性体试验（论文提纲范文）
（1）金属橡胶超弹性本构模型研究及其有限元二次开发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景 |
| 1.2 课题研究的意义 |
| 1.3 金属橡胶本构模型研究现状 |
| 1.4 金属橡胶有限元仿真研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 2 金属橡胶超弹特性研究 |
| 2.1 金属橡胶本构模型研究 |
| 2.1.1 金属橡胶材料的变形特点 |
| 2.1.2 基于微弹簧和悬臂梁的本构模型 |
| 2.1.3 金属橡胶本构关系的影响因素 |
| 2.2 超弹性体本构模型研究 |
| 2.2.1 超弹性体的变形特点 |
| 2.2.2 超弹性体的本构模型 |
| 2.3 本构模型参数的确定方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 金属橡胶超弹性本构模型的建立 |
| 3.1 金属橡胶应变能密度函数 |
| 3.2 金属橡胶静态压缩试验 |
| 3.2.1 静态试验方案 |
| 3.2.2 试验具体过程 |
| 3.3 金属橡胶超弹性本构模型参数及验证 |
| 3.3.1 本构模型的参数 |
| 3.3.2 本构模型的验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 本构模型有限元二次开发 |
| 4.1 参数求解软件的开发 |
| 4.2 材料子程序的开发 |
| 4.3 材料子程序的验证 |
| 4.3.1 单元验证 |
| 4.3.2 空心圆柱静态压缩验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 金属橡胶隔振器静特性试验及有限元仿真 |
| 5.1 金属橡胶隔振器静特性试验 |
| 5.1.1 金属橡胶隔振器静特性试验材料 |
| 5.1.2 金属橡胶隔振器静特性试验过程 |
| 5.2 金属橡胶隔振器静特性有限元仿真 |
| 5.2.1 仿真模型的建立 |
| 5.2.2 边界设置及作业提交 |
| 5.2.3 仿真结果及误差分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 全文总结与研究展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（2）介电弹性体发电器发电性能的数值模拟研究（论文提纲范文）
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及选题意义 |
| 1.2 介电弹性体发电研究现状 |
| 1.2.1 介电弹性体材料介绍 |
| 1.2.2 介电弹性体发电器研究现状 |
| 1.3 介电弹性体发电性能计算方法的研究现状 |
| 1.3.1 基于解析方法计算发电性能的研究现状 |
| 1.3.2 基于数值方法计算发电性能的研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 1.5 论文创新点 |
| 第二章 滞后损耗计算方法研究 |
| 2.1 滞后损耗算法介绍 |
| 2.2 实验方案及表征方法 |
| 2.2.1 实验原材料及实验配方 |
| 2.2.2 实验设备及仪器 |
| 2.2.3 实验工艺 |
| 2.2.4 材料表征与力学性能测试 |
| 2.3 计算结果讨论与实验验证 |
| 2.3.1 频率对损耗角的影响 |
| 2.3.2 橡胶滞后损耗的计算及实验验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 介电弹性体发电器发电性能有限元模拟研究 |
| 3.1 有限元软件ABAQUS简介 |
| 3.2 介电弹性体的本构关系 |
| 3.2.1 橡胶材料的超弹本构理论 |
| 3.2.2 橡胶材料拉伸实验 |
| 3.3 介电弹性体发电器能量转化分析 |
| 3.4 平面拉伸模式下介电弹性体发电器的发电性能研究 |
| 3.4.1 仿真模型的建立 |
| 3.4.2 仿真模型拉伸电容的计算流程 |
| 3.4.3 仿真模型中Maxwell静电力的计算与施加流程 |
| 3.4.4 工作过程仿真 |
| 3.4.5 模拟结果与讨论 |
| 3.4.6 仿真模型的实验验证 |
| 3.5 等轴拉伸模式下介电弹性体发电器的发电性能研究 |
| 3.5.1 仿真模型的建立 |
| 3.5.2 模拟结果与讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 总结与展望 |
| 4.1 全文总结 |
| 4.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者与导师简介 |
| 附件 |
（3）有序超弹性泡沫材料的结构设计与性能模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状分析 |
| 1.2.1 超弹性材料的研究现状 |
| 1.2.2 泡沫材料的研究现状 |
| 1.2.3 3D打印超弹多孔材料的研究现状 |
| 1.3 泡沫材料的结构设计 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 堆垛结构的优化设计与性能模拟 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 类晶堆叠结构的优化设计 |
| 2.2.1 结构优化设计 |
| 2.2.2 参数化建模 |
| 2.2.3 几何特性研究 |
| 2.3 类晶堆叠结构力学性能模拟 |
| 2.3.1 超弹材料本构 |
| 2.3.2 有限元模型 |
| 2.3.3 压缩曲线 |
| 2.3.4 杨氏模量 |
| 2.3.5 方向依赖性刚度 |
| 2.3.6 形变机理的探究 |
| 2.4 类晶堆叠结构的实验验证 |
| 2.4.1 3D打印类晶堆叠结构 |
| 2.4.2 压缩性能测试 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 拉胀结构的设计与性能模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 拉胀结构的设计 |
| 3.2.1 参数化建模 |
| 3.2.2 几何特性研究 |
| 3.3 拉胀结构的力学性能模拟 |
| 3.3.1 有限元模型 |
| 3.3.2 临界载荷与能量吸收 |
| 3.3.3 压缩曲线 |
| 3.3.4 泊松比 |
| 3.3.5 变形机理的探究 |
| 3.4 拉胀结构的实验验证 |
| 3.4.1 3D打印拉胀结构 |
| 3.4.2 压缩性能测试 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 拉胀结构在脊椎修复中的应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 脊椎模型的构建 |
| 4.3 力学性能模拟 |
| 4.3.1 超弹材料本构 |
| 4.3.2 有限元模型 |
| 4.3.3 椎间盘受力分析 |
| 4.4 脊椎修复实验 |
| 4.4.1 3D打印椎间盘结构 |
| 4.4.2 形貌分析 |
| 4.4.3 生物指标分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（4）重载大功率高弹联轴器扭转振动分析及优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 本文研究的背景及意义 |
| 1.2 国内外高弹联轴器发展趋势与研究现状 |
| 1.2.1 结构及性能 |
| 1.2.2 超弹性橡胶材料 |
| 1.2.3 动态特性及扭转振动 |
| 1.3 论文的主要研究内容与结构 |
| 1.3.1 本文主要的研究内容 |
| 1.3.2 论文结构 |
| 2 高弹联轴器橡胶材料力学实验及超弹性本构模型选取 |
| 2.1 橡胶超弹性本构模型分类及常用本构模型 |
| 2.1.1 橡胶超弹性本构模型分类 |
| 2.1.2 常用的橡胶超弹本构模型 |
| 2.2 高弹联轴器橡胶材料的单轴和平面拉伸试验 |
| 2.2.1 橡胶Mullins效应及消除 |
| 2.2.2 橡胶材料的单轴拉伸试验 |
| 2.2.3 橡胶材料的平面拉伸试验 |
| 2.3 高弹联轴器橡胶材料的本构模型的选取 |
| 2.3.1 橡胶超弹性单轴与平面拉伸本构模型曲线拟合 |
| 2.3.2 超弹性橡胶材料常数的确定 |
| 2.3.3 橡胶超弹性本构模型的仿真验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 高弹联轴器选型及静力学与动态特性仿真分析 |
| 3.1 高弹联轴器选型计算 |
| 3.2 高弹联轴器三维模型建立及线性静力学仿真分析 |
| 3.2.1 三维物理模型建立 |
| 3.2.2 线性静力学分析理论基础 |
| 3.2.3 静强度有限元分析 |
| 3.3 高弹联轴器的动态仿真与结果分析 |
| 3.3.1 模态分析理论基础 |
| 3.3.2 整体模态求解与结果分析 |
| 3.4 高弹联轴器的谐响应分析 |
| 3.4.1 谐响应分析理论基础 |
| 3.4.2 谐响应求解与结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 高弹联轴器扭转减振性能计算及MATLAB-Simulink仿真 |
| 4.1 扭转振动的基本理论 |
| 4.1.1 振动及扭转振动理论的基本概念 |
| 4.1.2 影响高弹联轴器扭转振动减振性能参数确定 |
| 4.2 高弹联轴器的减振能力计算 |
| 4.3 高弹联轴器力学模型及微分方程 |
| 4.4 基于MATLAB-Simulink软件的减振系统性能仿真 |
| 4.4.1 仿真模型的建立 |
| 4.4.2 简谐激励下高弹联轴器的动态响应分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 超弹性橡胶体几何参数对高弹联轴器的减振性能影响 |
| 5.1 齿数、轴向厚度及径向厚度对高弹联轴器减振性的影响 |
| 5.1.1 弹性橡胶体齿数 |
| 5.1.2 弹性橡胶体轴向厚度 |
| 5.1.3 弹性橡胶体径向厚度 |
| 5.2 齿数、径向厚度及轴向厚度对高弹联轴器静强度的影响 |
| 5.2.1 橡胶齿数 |
| 5.2.2 弹性橡胶体轴向厚度 |
| 5.2.3 弹性橡胶体径向厚度 |
| 5.3 高弹联轴器模型的多目标优化及过程 |
| 5.3.1 多目标优化及算法简介 |
| 5.3.2 ANSYS-Workbench结构优化过程 |
| 5.4 高弹联轴器的结构优化 |
| 5.4.1 优化设计变量 |
| 5.4.2 优化状态变量 |
| 5.4.3 多目标优化约束条件 |
| 5.4.4 多目标优化方法 |
| 5.5 多目标优化结果分析 |
| 5.5.1 优化结果 |
| 5.5.2 优化结果性能对比分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间科研成果 |
| 致谢 |
（5）高速磁浮列车聚氨酯限位弹簧的研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号说明 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 聚氨酯弹性体的研究现状 |
| 1.3 聚氨酯限位弹簧的研究现状 |
| 1.4 高分子材料本构模型研究现状 |
| 1.5 限位弹簧设计方法研究现状 |
| 1.6 机头流道流场分析研究现状 |
| 1.7 本文研究目的及内容 |
| 2 高速磁浮列车限位弹簧的减振机理和工作机理的研究 |
| 2.1 限位弹簧的减振机理研究 |
| 2.2 限位弹簧的工作机理研究 |
| 2.2.1 限位弹簧的空间尺寸要求 |
| 2.2.2 限位弹簧的承载性能要求 |
| 2.2.3 限位弹簧的变形性能要求 |
| 2.2.4 限位弹簧的减振性能要求 |
| 2.2.5 限位弹簧的耐高低温性能要求 |
| 2.2.6 限位弹簧的耐疲劳性能要求 |
| 2.2.7 限位弹簧的耐老化性能要求 |
| 3 超弹本构模型的建立及静力学分析 |
| 3.1 限位弹簧的材料选择 |
| 3.2 超弹性本构模型基本理论的研究 |
| 3.2.1 大变形的应变能函数的研究 |
| 3.2.2 高分子材料超弹本构模型的研究 |
| 3.3 聚氨酯材料本构模型的选取与参数拟合 |
| 3.3.1 聚氨酯材料的力学性能实验 |
| 3.3.2 实验数据的拟合及超弹本构模型的确定 |
| 3.4 限位弹簧的静力学分析 |
| 3.4.1 限位弹簧有限元模型的建立 |
| 3.4.2 设置分析步及定义耦合约束 |
| 3.4.3 划分网格及边界条件的设置 |
| 3.4.4 模拟结果分析及优化 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 挤出过程模拟仿真及工艺参数优化 |
| 4.1 TPU熔体流动分析 |
| 4.1.1 TPU熔体剪切速率与黏度分布规律 |
| 4.1.2 TPU熔体挤出畸变与熔体破裂行为 |
| 4.2 TPU流变性能测试分析 |
| 4.2.1 实验材料与设备 |
| 4.2.2 实验方案 |
| 4.2.3 TPU实验结果与流变性能分析 |
| 4.3 TPU流变性能参数的确定及熔体本构模型的建立 |
| 4.3.1 TPU熔体本构模型选择 |
| 4.3.2 实验数据拟合 |
| 4.4 挤出流道流场有限元模型的建立 |
| 4.4.1 几何模型的建立 |
| 4.4.2 数学模型的建立 |
| 4.5 挤出流道流场有限元仿真 |
| 4.5.1 网格划分 |
| 4.5.2 定义材料属性及边界条件的设置 |
| 4.6 挤出流道流场模拟结果分析 |
| 4.6.1 成型段长度对流道压力场的影响 |
| 4.6.2 成型段长度对流道速度场的影响 |
| 4.6.3 温度对流道压力场的影响 |
| 4.6.4 温度对流道速度场的影响 |
| 4.6.5 入口流量对流道压力场的影响 |
| 4.6.6 入口流量对流道速度场的影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 聚氨酯限位弹簧的试制及性能测试 |
| 5.1 限位弹簧产品试制 |
| 5.1.1 限位弹簧的原材料 |
| 5.1.2 挤出机的选择及机头的制造 |
| 5.1.3 生产工艺参数及试制的产品 |
| 5.2 限位弹簧的性能测试 |
| 5.2.1 主要测试仪器 |
| 5.2.2 常温静态性能测试 |
| 5.2.3 耐高低温性能测试 |
| 5.2.4 耐疲劳性能测试 |
| 5.2.5 热老化性能测试 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 本文所做工作 |
| 本文的创新点 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果 |
（6）卷曲纤维增强复合材料力学性能及损伤机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究意义与背景 |
| 1.2 卷曲纤维增强复合材料研究现状 |
| 1.2.1 卷曲纤维增强软基质复合材料多尺度结构与力学行为研究 |
| 1.2.2 卷曲纤维增强聚合物基复合材料结构及其力学分析研究 |
| 1.2.3 卷曲纤维增强复合材料建模理论与方法研究 |
| 1.3 本文主要研究目的与内容 |
| 第12章 卷曲纤维增强复合材料建模理论与本构模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 卷曲纤维形态结构表征 |
| 2.2.1 平面卷曲纤维结构的数学描述 |
| 2.2.2 空间卷曲纤维结构的数学描述 |
| 2.3 超弹性卷曲/螺旋纤维增强复合材料本构理论 |
| 2.3.1 超弹性材料应变能函数基本方程 |
| 2.3.2 基于应变不变量的各向异性超弹性本构模型 |
| 2.4 超弹性卷曲纤维增强复合材料损伤本构理论 |
| 2.4.1 超弹性纤维和基体材料损伤本构理论 |
| 2.4.2 纤维与基体界面损伤理论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 平面卷曲纤维增强复合材料单胞力学性能及参数效应分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 平面卷曲纤维增强复合材料单胞数值分析模型构建 |
| 3.2.1 材料属性及网格划分 |
| 3.2.2 周期性边界条件和载荷的定义 |
| 3.2.3 复合材料单胞有限元模型验证 |
| 3.3 平面卷曲纤维形态结构参数对复合材料单胞的力学性能的影响 |
| 3.3.1 单一形态结构参数对材料力学性能的影响 |
| 3.3.2 组合形态结构参数对材料力学性能的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 空间卷曲纤维增强复合材料单胞力学性能及损伤分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 VUANISOHYPER_INV用户子程序及其实现 |
| 4.2.1 VUANISOHYPER_INV中不变量的定义规则 |
| 4.2.2 VUANISOHYPER_INV子程序中自定义变量 |
| 4.2.3 VUANISOHYPER_INV在 ABAQUS中的实现 |
| 4.3 超弹性损伤用户子程序VUANISOHYPER_INV的模型验证 |
| 4.3.1 各向异性超弹性用户子程序VUANISOHYPER_INV的模型验证 |
| 4.3.2 用户损伤子程序模型验证 |
| 4.4 空间卷曲纤维增强复合材料单胞损伤力学性能分析 |
| 4.4.1 纤维形态结构对软基质复合材料单胞损伤力学性能的影响 |
| 4.4.2 纤维损伤参数对软基质复合材料单胞损伤力学行为的影响 |
| 4.4.3 界面效应对软基质复合材料单胞细观损伤力学行为的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第15章 平面卷曲芳纶/环氧复合材料力学性能与细观损伤实验研究与分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 微卷曲芳纶/环氧复合材料制备与拉伸实验方案设计 |
| 5.2.1 芳纶/环氧复合材料板的制备 |
| 5.2.2 离轴拉伸实验方法 |
| 5.2.3 应变云图测量实验 |
| 5.2.4 微观形貌观测实验 |
| 5.3 微卷曲芳纶/环氧复合材料的损伤力学性能研究 |
| 5.4 固化温度与微卷曲芳纶/环氧复合材料力学性能非单调相关机理分析 |
| 5.4.1 基于材料微观损伤形貌的非单调性相关机理分析 |
| 5.4.2 基于材料应变场分布的非单调性相关机理分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读学位期间发表的学术成果目录 |
| 附录 B 攻读学位期间所主持或参加的科研项目 |
（7）介质特异性粘附力学研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 主要符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 细胞粘附与粘附斑 |
| 1.2.1 细胞与细胞外基质 |
| 1.2.2 粘附斑 |
| 1.3 粘附理论研究与发展 |
| 1.3.1 经典粘附理论 |
| 1.3.2 特异性粘附研究 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第二章 有限尺寸弹性体间的特异性粘附 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 两端受力弹性体的位移解 |
| 2.3 弹性体间的特异性粘附 |
| 2.3.1 弹性体与刚体的粘附模型 |
| 2.3.2 分子间的随机反应 |
| 2.3.3 级数展开求解方法 |
| 2.3.4 有限元求解方法 |
| 2.3.5 稳态粘附结果与分析 |
| 2.4 弹性体间的动态粘附 |
| 2.4.1 动态粘附结果与分析 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 超弹性材料间的特异性粘附 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 超弹性材料 |
| 3.2.1 超弹性材料的应力应变 |
| 3.2.2 超弹性材料刚度矩阵 |
| 3.2.3 Jaumann应力率 |
| 3.2.4 解耦的应力响应 |
| 3.2.5 Weiss超弹性本构模型及实现 |
| 3.2.6 HGO超弹性本构模型 |
| 3.3 超弹性体粘附在弹性基底 |
| 3.3.1 沿着纤维方向单轴拉伸 |
| 3.3.2 横观各向同性超弹性体粘附在弹性体 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 粘弹性材料间的特异性粘附 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 粘弹性材料本构模型 |
| 4.2.1 弹性元件和粘性元件 |
| 4.2.2 Maxwell模型 |
| 4.2.3 广义Maxwell模型 |
| 4.3 广义Maxwell模型有限元分析 |
| 4.3.1 一维粘弹性本构模型的增量形式 |
| 4.3.2 三维粘弹性本构模型的增量形式 |
| 4.4 粘弹性对特异性粘附的影响 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 粘超弹性材料中的力学计算 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 广义Maxwell模型本构方程的能量形式 |
| 5.3 粘超弹性材料本构模型 |
| 5.4 粘超弹性本构模型的切向刚度矩阵 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 结论及展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A 主要张量计算 |
| A.1 主要张量运算规则 |
| A.2 主要张量计算 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（8）减振橡胶疲劳寿命预测方法与工程应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 橡胶失效的影响与代价 |
| 1.1.2 橡胶失效形式 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 疲劳相关的两种裂纹扩展行为 |
| 1.2.2 疲劳裂纹萌生与S-N曲线 |
| 1.2.3 疲劳裂纹扩展与撕裂能理论 |
| 1.2.4 裂纹萌生法与裂纹扩展法的关联 |
| 1.2.5 橡胶自生热效应及其对疲劳特性的影响 |
| 1.3 本文研究目的、内容和路线 |
| 1.3.1 研究目的与意义 |
| 1.3.2 研究内容与路线 |
| 第2章 超弹性本构优选和单元网格优化 |
| 2.1 超弹性本构的高斯统计和非高斯统计理论 |
| 2.1.1 橡胶交联网及其变形时的熵变 |
| 2.1.2 高斯链网络统计理论的超弹性本构 |
| 2.1.3 非高斯链网络统计理论的超弹性本构 |
| 2.2 超弹变形的唯象理论 |
| 2.2.1 基于应变不变量的唯象模型 |
| 2.2.2 基于主伸长比的唯象模型 |
| 2.3 减振橡胶的本构模型优选和网格优化 |
| 2.3.1 橡胶材料基础力学性能试验的最大应变 |
| 2.3.2 超弹性材料本构模型优选 |
| 2.3.3 有限元网格优化 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 脉冲循环下橡胶材料的疲劳裂纹扩展 |
| 3.1 疲劳S-N曲线的设计理论 |
| 3.2 平面拉伸撕裂试验与临界应变表征 |
| 3.2.1 临界最大应变与临界撕裂能 |
| 3.2.2 临界最小应变与疲劳阈值 |
| 3.3 脉冲循环加载的疲劳裂纹扩展试验 |
| 3.3.1 疲劳裂纹扩展试验 |
| 3.3.2 疲劳裂纹扩展动力学分析 |
| 3.4 材料本征裂纹尺寸的确定 |
| 3.5 典型应变模式下的疲劳S-N曲线 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 非脉冲循环下橡胶材料的疲劳裂纹扩展 |
| 4.1 非脉冲循环加载的疲劳裂纹扩展模型 |
| 4.2 非脉冲循环加载的疲劳裂纹扩展试验 |
| 4.3 非脉冲循环加载的疲劳裂纹扩展动力学分析 |
| 4.3.1 疲劳裂纹长度 |
| 4.3.2 疲劳裂纹扩展速率 |
| 4.3.3 载荷比R对疲劳裂纹扩展的影响 |
| 4.4 疲劳寿命Haigh曲线 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 橡胶材料疲劳过程的热力耦合分析 |
| 5.1 橡胶材料单轴模式下的黏滞热耗散 |
| 5.1.1 温度场控制方程 |
| 5.1.2 损耗模量的频率和幅值相关性 |
| 5.1.3 损耗模量的温度相关性 |
| 5.2 基于疲劳稳态自热温升的疲劳寿命预测 |
| 5.2.1 橡胶材料的热性能参数 |
| 5.2.2 橡胶圆柱试样疲劳过程中的黏滞温升 |
| 5.2.3 疲劳循环中稳态温升与疲劳寿命的关系 |
| 5.3 橡胶材料平面拉伸模式下的裂纹扩展计算 |
| 5.3.1 疲劳过程黏滞损耗的幅值和温度相关性 |
| 5.3.2 撕裂能和裂纹扩展速率的温度相关性 |
| 5.3.3 基于自生热效应的裂纹扩展计算 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 橡胶减振制品疲劳寿命的仿真分析 |
| 6.1 橡胶制品硫化热应力及其对疲劳性能的影响 |
| 6.1.1 硫化热应力的基本原理 |
| 6.1.2 硫化热应力的仿真计算 |
| 6.1.3 硫化热应力对疲劳特性的影响 |
| 6.2 考虑自生热效应的橡胶堆疲劳性能分析 |
| 6.2.1 橡胶堆疲劳自生热温度场计算 |
| 6.2.2 考虑自生热效应的橡胶堆疲劳寿命仿真 |
| 6.3 机车车辆橡胶减振器的疲劳性能分析 |
| 6.3.1 橡胶减振器的两种结构形式 |
| 6.3.2 橡胶减振器的疲劳仿真与试验 |
| 6.3.3 橡胶减振器的疲劳风险评估 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）机车橡胶旁承动态特性及其动力学影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 橡胶元件在机车车辆悬挂中的应用 |
| 1.2.1 一系悬挂 |
| 1.2.2 二系悬挂 |
| 1.2.3 其他元件 |
| 1.3 橡胶材料基本特性 |
| 1.3.1 Mullins效应和Pany效应 |
| 1.3.2 频率和幅值依赖性 |
| 1.3.3 蠕变和应力松弛 |
| 1.3.4 温度依赖性 |
| 1.4 橡胶本构模型研究现状 |
| 1.4.1 静态特性研究 |
| 1.4.2 动态特性研究 |
| 1.5 本构模型在轨道车辆的运用 |
| 1.6 本文的主要工作及技术路线 |
| 1.6.1 本文的主要工作 |
| 1.6.2 技术路线 |
| 第2章 橡胶本构模型 |
| 2.1 橡胶静态特性研究 |
| 2.1.1 超弹本构模型基础理论 |
| 2.1.2 基于应变能密度函数的唯象模型 |
| 2.1.3 基于分子链网络的统计模型 |
| 2.2 动态特性的研究 |
| 2.2.1 橡胶粘弹模型 |
| 2.2.2 橡胶弹塑模型 |
| 2.2.3 橡胶粘弹塑模型 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 有限元模型建立及仿真分析 |
| 3.1 粘弹塑本构模型选取 |
| 3.2 粘弹塑本构模型参数识别原理 |
| 3.2.1 基本定义 |
| 3.2.2 阻尼模量识别法 |
| 3.2.3 时间步长识别法 |
| 3.3 叠加有限元模型参数识别及优化验证 |
| 3.3.1 识别和优化 |
| 3.3.2 有限元参数验证 |
| 3.4 橡胶旁承动态特性分析 |
| 3.4.1 叠加有限元模型建立 |
| 3.4.2 叠加有限元仿真分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 叠加力元建立及参数识别 |
| 4.1 力元介绍 |
| 4.1.1 力元使用范围 |
| 4.1.2 力元工作原理 |
| 4.2 叠加力元参数识别方法 |
| 4.2.1 叠加力元模型 |
| 4.2.2 参数识别方法 |
| 4.3 叠加力元参数识别 |
| 4.3.1 205号力元参数识别 |
| 4.3.2 102号力元传递函数拟合 |
| 4.3.3 力元输入 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 旁承动态特性对机车动力学性能影响分析 |
| 5.1 机车动力学模型 |
| 5.2 机车稳定性分析 |
| 5.3 橡胶旁承变形分析 |
| 5.3.1 轨道不平顺 |
| 5.3.2 直线工况橡胶旁承变形分析 |
| 5.3.3 R300曲线工况橡胶旁承变形分析 |
| 5.4 橡胶旁承刚度变化对机车动力学影响 |
| 5.4.1 直线工况橡胶旁承刚度对机车动力学影响 |
| 5.4.2 R300曲线工况橡胶旁承刚度对机车动力学影响 |
| 5.5 直线平稳性分析 |
| 5.6 R300曲线安全性分析 |
| 5.6.1 轮轴横向力 |
| 5.6.2 轮轨垂向力 |
| 5.6.3 脱轨系数 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位其间发表论文及科研成果 |
| 学位论文数据集 |
（10）海上风电大直径开口钢管桩锤击贯入过程研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 海上风电桩基础型式 |
| 1.2 海上开口钢管桩安装方法 |
| 1.3 海上钢管桩锤击贯入过程的研究现状 |
| 1.4 目前研究存在的问题 |
| 1.5 本文的研究内容与技术路线 |
| 第二章 饱和土修正剑桥模型与桩土接触特性 |
| 2.1 土的弹塑性本构 |
| 2.2 饱和土的修正剑桥模型 |
| 2.3 编译MCC模型 |
| 2.4 桩土接触库伦摩擦 |
| 2.5 编译摩擦本构 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 锤击荷载下开口桩-土相互作用特性 |
| 3.1 开口桩内土的位移状态 |
| 3.2 开口桩-桩内土的受力特性 |
| 3.3 开口桩内土的位移演化规律 |
| 3.4 开口桩的位移发展规律 |
| 3.5 算例分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 大直径开口钢管桩锤击贯入过程大变形数值仿真研究 |
| 4.1 桩顶锤击荷载 |
| 4.2 打桩预测公式 |
| 4.3 ABAQUS的土动力学分析 |
| 4.4 锤击安装仿真模型 |
| 4.5 锤击贯入仿真验证模型 |
| 4.6 锤击贯入过程的桩土相互作用 |
| 4.7 锤击贯入过程桩周土的孔压 |
| 4.8 锤击荷载下桩及桩内土的位移 |
| 4.9 本章小结 |
| 第五章 锤击贯入大直径开口钢管桩安装效应研究 |
| 5.1 桩周土孔压分布与消散规律 |
| 5.2 桩的安装效应 |
| 5.3 验证FEM模型 |
| 5.4 大直径开口钢管桩的安装效应 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、有限元分析中超弹材料模型采用的弹性体试验（论文参考文献）
- [1]金属橡胶超弹性本构模型研究及其有限元二次开发[D]. 邵晓宙. 中北大学, 2021(09)
- [2]介电弹性体发电器发电性能的数值模拟研究[D]. 赵越坤. 北京化工大学, 2021
- [3]有序超弹性泡沫材料的结构设计与性能模拟[D]. 周罗男. 西南科技大学, 2021(08)
- [4]重载大功率高弹联轴器扭转振动分析及优化[D]. 彭海岩. 四川大学, 2021(02)
- [5]高速磁浮列车聚氨酯限位弹簧的研制[D]. 朱维浩. 青岛科技大学, 2021(01)
- [6]卷曲纤维增强复合材料力学性能及损伤机理研究[D]. 刘丽. 湖南大学, 2020(02)
- [7]介质特异性粘附力学研究[D]. 张自斌. 兰州大学, 2020(04)
- [8]减振橡胶疲劳寿命预测方法与工程应用[D]. 黄友剑. 湘潭大学, 2020(12)
- [9]机车橡胶旁承动态特性及其动力学影响研究[D]. 李思杰. 西南交通大学, 2020(07)
- [10]海上风电大直径开口钢管桩锤击贯入过程研究[D]. 秦伟. 东南大学, 2020