摘要：为了给管道安全设计提供建议,以及使基于瞬变流理论的管道故障检测技术在黏弹性输水管道中得以应用,对黏弹性管道中气液两相瞬变流进行研究.首先,在重力流有机玻璃管道中进行快关阀气液两相瞬变流实验.其次,以离散蒸汽空腔模型(DVCM)和离散气体空腔模型(DGCM)为基础,用体积含气率对瞬变流波速进行修正,建立两个将非稳定摩阻和管壁黏弹性影响考虑在内的一维气液两相瞬变流模型.实验和模型结果表明:在初始流型为泡状流的低压系统中,DVCM能准确模拟实验波速,而DGCM求得的平均波速值比实验波速大.在模拟初始流型为泡状流的瞬变流时,DVCM模拟结果与实验值吻合得很好,而DGCM模拟结果的最大峰值更大,对管道设计来讲更为安全;在气液两相瞬变流过程中,气体的可压缩性使得管壁的黏弹性效应对压力的衰减作用大为削弱,导致非稳定摩阻的影响不可忽略,且由于气体存在使得整个瞬变流过程中压力衰减变慢.

摘要：柔性减震技术在隧道等地下工程结构震害控制中的应用已被广泛认可,为了能够进一步推动柔性减震技术的全面发展和应用,基于黏弹性阻尼理论在桥梁建筑抗震领域中应用的认识,提出一种拟应用于地下隧道工程抗震领域的黏弹性阻尼减震层结构。通过改进分离式Hopkinson(SHPB)试验系统对不同的岩石–阻尼层–混凝土组合试件进行冲击试验,以此来分析黏弹性阻尼减震层的吸能特性。对比探讨了橡胶、硅胶不同阻尼层材料及蜂窝状、波纹状、圆柱状阻尼层结构在冲击试验中的吸能规律及其吸能效果;同时在相同阻尼层材料及其结构形状条件下,对比分析了不同厚度阻尼层的吸能规律,探讨了黏弹性阻尼减震层中阻尼层的最佳厚度;研究结果表明:与对照组(岩石–混凝土组合试件)相比,不同阻尼层的阻尼减震层结构吸收的入射能均提高了10%以上,表明该结构优越的吸能特性,同时高阻尼的橡胶比硅胶作为阻尼层材料具有更好地吸能效果;在3种不同形状的阻尼层中,蜂窝状阻尼层结构具有更好的吸能效果;对比分析不同厚度阻尼层结构的吸能效果时发现效果最佳的阻尼层厚度为20 mm;研究成果将为隧道地下工程抗震结构设计提供理论和数据支撑。

摘要：基于Biot波动方程,采用渗流力学耦合模型,研究了任意荷载条件下黏弹性饱和土体中半封闭圆形隧洞衬砌-土动力相互作用问题.考虑衬砌材料和土体的多孔性质,隧洞处于半封闭状态,边界部分透水.通过引入4个势函数,并利用Helmholtz分解原理,在Laplace变换域中得到任意响应模式下的应力、位移和超孔隙水压力解答.利用Laplace数值逆变换在时间域中得到瞬时、移动等响应模式条件下的数值结果,并讨论了衬砌和土体的相对刚度对隧洞动力响应的影响.结果表明:不同模式下隧洞的应力、位移和孔隙水压力响应有很大差异,且随相对刚度的增大而减小.

摘要：采用上随体Maxwell本构方程,描述油藏条件下以第一法向应力差为主要特征的聚合物溶液的流变性.利用有限体积法对黏弹性聚合物溶液在突扩孔道内的流动特征进行数值模拟.绘制了流函数和速度的等值线图.研究了黏弹性的变化对微观波及效率的影响.数值模拟结果表明,聚合物溶液的黏弹性是影响波及效率的主要因素.凹角处的流动区域随着弹性的增加在不断增大,因此滞留区域不断减小,微观波及效率不断增大.具有黏弹特性的聚合物溶液相比于纯黏性的牛顿流体更利于提高驱油效率.这一结论有助于驱油工业上聚合物溶液的设计和优选.

摘要：研究蠕变加载条件下线黏弹性材料接触界面端附近的奇异应力场问题.考虑接触界面的摩擦,假设界面端的滑移方向不改变,相对滑移量微小,且其与位移同量级,由此线性化局部边界条件,根据对应原理得到Laplace变换域中的界面端应力场,导出时域中奇异应力场的卷积积分表达式.对卷积积分核函数进行数值反演,考虑接触材料的两类组合,一是持久模量具有量级上的差异,另一是持久模量接近相同.算例结果证实核函数可以用准弹性法求得的解析式较准确地近似.在此基础上,利用积分中值定理,并引入各应力分量的修正系数,得到黏弹性奇异应力场的简化式.结合核函数的数值反演结果分析修正系数表达式的取值范围,得到如下结论,若两相接触材料的持久模量相差很大,可以采用准弹性解的解析式较准确地描述界面端的奇异应力场;一般情况下,应力场不存在统一的奇异值和应力强度系数,当采用类似于准弹性解的表达式近似给出黏弹性应力场时,可以估计此近似描述的误差限.文中最后采用有限元分析黏弹性板端部嵌入部位的应力场,算例包括了黏弹性板与弹性金属支承、黏弹性板与黏弹性垫层所形成的滑移接触界面端,利用黏弹性有限元的数值结果验证理论分析所得结论的有效性.

摘要：基于经典屈曲理论,研究了轴向受压黏弹性复合材料层合圆柱壳的临界屈曲载荷.利用Boltzmann线性积分型本构关系描述铺设单层的各向异性黏弹性行为.结合解析与数值方法,由Donnell型屈曲控制方程以及边界条件的Laplace变换导出相空间的特征方程,根据Laplace逆变换的极值定理,获得层合圆柱壳的瞬时弹性临界载荷与持久临界载荷.针对多组铺设方式,通过数值算例重点分析了临界载荷随铺设角的变化特征,两种临界载荷的峰值点差异程度与铺设方式、几何参数以及材料类型的关系,得到了一些对黏弹性层合圆柱壳的优化设计有参考价值的结论.

摘要：首先针对闸门止水橡胶的超弹性能对其数值分析起决定性作用.根据止水橡胶单双轴拉伸和纯剪切实验,得到了其名义应力应变曲线;对通用的橡胶本构模型进行了系统的对比与分析,给出了在实验数据齐全和不全情况下,止水橡胶数值仿真最优本构模型;其次采用不同的橡胶黏弹性本构模型,通过对某超高坝底孔闸门止水有限元计算,得出止水应力松弛失效时间,通过与闸门实际运行资料对比,得出burgers本构模型是最合理的;改变了以往设计阶段采用标准线性固体模型来预测止水失效时间的做法。该研究为止水的生产设计提供了系统的参考,具有较高的理论意义与实用价值。

摘要：微粒黏弹性聚焦技术近年来受到了广泛的研究重视,但影响粒子聚焦特性的关键参数调控机理仍不清楚.基于此目的,本文量化研究了圆截面直流道中非牛顿流体诱导微粒黏弹性聚焦的行为,给出了流速和流道长度对粒子聚焦特性的调控机理.具体而言:首先,对比分析不同黏度牛顿流体(水和22 wt%甘油水溶液)和非牛顿流体(8 wt%聚乙烯吡咯烷酮水溶液)中粒子横向迁移行为,发现非牛顿流体中粒子将在弹性力主导下聚焦至流道中心区域,而牛顿流体中粒子则在惯性升力主导下迁移形成Segré–Silberberg圆环.其次,量化分析粒子尺寸和驱动流速对黏弹性聚焦效果的影响,发现随着流速的增加,粒子聚焦效果逐渐变好并最终趋于稳定,且大粒子较小粒子具有更好的聚焦效果.最后,研究粒子沿流道长度的动态聚焦过程,推导并验证了粒子聚焦所需安全流道长度的数学模型,发现大粒子聚焦所需安全流道长度显著短于小粒子.上述研究结果对于提升粒子黏弹性聚焦机理和过程的理解,实现微粒聚焦特性的灵活控制具有非常重要的意义.

摘要：基于有限单元法,将群桩划分为有限个2节点单元,从而构建了竖向受荷群桩的有限元求解方程;为了模拟饱和软黏土的流变特性,通过Laplace变换,推导了分数阶导数Merchant模型中的应力–应变关系;引入弹性-黏弹性对应原理,得到横观各向同性分数阶黏弹性饱和软土地基的边界元解答;考虑桩-土界面处的位移协调,将群桩有限元求解方程和地基边界元解答进行耦合,推导出群桩-土相互作用方程;再根据群桩承台的位移协调条件,求解得到群桩基础状态量的时变解答;基于以上理论,设计了数值算例,以验证方法的正确性,并分析了分数阶次对群桩时效行为的影响。

摘要：将非黏性阻尼引入到DDA方法中,用以分析非黏性阻尼对于非连续黏弹性结构的影响。首先,将非黏性阻尼引入到块体系统的运动方程中,发现微分形式运动方程难以求解的问题。其次,通过黏弹性结构的力与位移的关系以及Newmark积分方案,推导得到具有对称系数矩阵的含有非黏性阻尼的等价DDA运动方程。最后,结合具体算例,分别分析在恒力作用下和谐振激励作用下的块体位移响应,通过比较DDA计算值和理论值,验证提出的含有非黏性阻尼的黏弹性结构DDA解法的正确性。研究结果表明该考虑非黏性阻尼的DDA方法是一种高效的处理黏弹性问题的解法,这为分析黏弹性结构的非连续变形提供了新思路。