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循环荷载作用下分数阶饱和黏土地基的动力固结分析
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作者 王立安 余云燕 +1 位作者 任新 陈辉 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2279-2289,共11页
在Biot固结理论框架下,利用分数阶Kelvin模型描述土骨架流变效应,考虑孔压消散和土骨架流变的耦合作用。通过建立周期性循环荷载的时空域解析函数,在柱坐标系下构建半空间饱和黏土地基的三维轴对称动力固结控制方程。采用Hankel-Laplac... 在Biot固结理论框架下,利用分数阶Kelvin模型描述土骨架流变效应,考虑孔压消散和土骨架流变的耦合作用。通过建立周期性循环荷载的时空域解析函数,在柱坐标系下构建半空间饱和黏土地基的三维轴对称动力固结控制方程。采用Hankel-Laplace联合变换及张量运算推导控制方程在变换域的解析解,然后利用数值反演得出物理场的时空域解。通过算例分析,对循环荷载作用下饱和黏土地基的动力固结特性开展研究。结果表明,饱和黏土在主固结阶段的沉降速率较慢,而次固结阶段的沉降速率加快;循环荷载作用下,土骨架流变性越强,土体的累积沉降发展越快,土体位移波动幅值随黏性阶数的增大而减小,而且黏性阶数越大位移滞后性越明显;土骨架流变性导致孔压响应滞后于有效应力,孔压与有效应力的螺旋曲线发生水平移动;在循环荷载的卸载阶段,正应力随外荷载的减小而减小,但切应力随之增大,土体因发生剪胀现象而产生负孔压。 展开更多
关键词 分数阶kelvin模型 饱和黏土地基 动力固结 循环荷载 Hankel-Laplace变换
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基于分数阶黏弹性模型的HTPB推进剂残余应力演化过程研究
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作者 梁渊哲 任全彬 +2 位作者 何高让 郜婕 王新彤 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期189-199,共11页
基于Grünwald-Letnikov离散格式,构建了基于ABAQUS二次开发的分数阶Kelvin模型材料本构。推导了三维下接近真实松弛实验边界条件的解析解公式,采用遗传算法对本构参数进行了精确辨识(相对误差小于6%)。通过单向拉伸松弛实验有限元... 基于Grünwald-Letnikov离散格式,构建了基于ABAQUS二次开发的分数阶Kelvin模型材料本构。推导了三维下接近真实松弛实验边界条件的解析解公式,采用遗传算法对本构参数进行了精确辨识(相对误差小于6%)。通过单向拉伸松弛实验有限元模型计算验证了有限元计算结果收敛于解析解(相对误差小于3%)。最后采用松弛实验标定得到的本构参数,对HTPB推进剂固化降温过程及固化降温后残余应力松弛过程(10 h)进行了有限元计算。结果表明,固化降温后初期应力集中出现在中孔及人工脱粘层与药柱的分离处。随着松弛演化过程,药柱内部残余应力均下降,中孔及分离区处残余应力仍然显著大于其他区域,但中孔处应力梯度相对较小,分离处应力梯度显著大于其他区域。 展开更多
关键词 HTPB推进剂 遗传算法 ABAQUS二次开发 分数阶kelvin模型 固化降温 残余应力
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黏弹性阻尼隔振系统动力分析与优化设计 被引量：7
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作者 盖盼盼 徐赵东 +2 位作者 吕令毅 黄兴淮 戴军 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期238-242,共5页
旨在研究具有频率依赖性的黏弹性阻尼隔振系统的动力特性及优化设计。引入分数阶导数开尔文模型建立能够考虑黏弹性阻尼材料频率依赖性的隔振系统数学模型;提出无量纲黏弹性影响系数,基于泰勒级数求解特征方程,得到激励频率影响下的隔... 旨在研究具有频率依赖性的黏弹性阻尼隔振系统的动力特性及优化设计。引入分数阶导数开尔文模型建立能够考虑黏弹性阻尼材料频率依赖性的隔振系统数学模型;提出无量纲黏弹性影响系数,基于泰勒级数求解特征方程,得到激励频率影响下的隔振系统自振频率和等效阻尼比;最后,优化弹性单元与黏弹性单元的刚度比,实现隔振系统在宽频带和峰值频率下的较优隔振效果。研究结果表明:相比于具有同等静态刚度的线性隔振系统,黏弹性阻尼隔振系统具有更高的阻尼比,较宽的隔振曲线放大区,相对较高的自振频率;可通过优化弹性单元与黏弹性单元的刚度比获得较优的系统隔振效率,最优数值取决于隔振目标。 展开更多
关键词 黏弹性阻尼材料 隔振系统 分数阶导数开尔文模型 动力特性 参数优化
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芒硝蠕变特性及本构模型研究 被引量：6
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作者 王军保 刘新荣 +1 位作者 张倩倩 胡俊强 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期78-85,共8页
为研究芒硝蠕变特性,利用RLW-2000岩石流变试验机对芒硝开展了三轴压缩蠕变试验;基于此,以分数阶粘滞体代替广义Kelvin模型中的常规粘滞体,建立了分数阶广义Kelvin模型;针对其蠕变方程形式复杂、应用不便的缺点对其进行了简化,将简化后... 为研究芒硝蠕变特性,利用RLW-2000岩石流变试验机对芒硝开展了三轴压缩蠕变试验;基于此,以分数阶粘滞体代替广义Kelvin模型中的常规粘滞体,建立了分数阶广义Kelvin模型;针对其蠕变方程形式复杂、应用不便的缺点对其进行了简化,将简化后的分数阶广义Kelvin模型与Heard稳态蠕变模型相结合,构建了一种新的岩石蠕变本构模型,并利用芒硝蠕变试验结果反演了模型参数。结果显示:同一围压下,随轴向应力增大,芒硝蠕变变形量和稳态蠕变率均随之增加,而各级荷载加载过程中芒硝变形模量不断减小;芒硝蠕变过程具有非线性特征,且随蠕变时间延长,芒硝屈服强度逐渐降低;拟合曲线和试验结果吻合良好,说明该模型能够较好地描述芒硝的蠕变特性。 展开更多
关键词 芒硝 蠕变特性 分数阶广义kelvin模型 Heard模型
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分数阶Kelvin粘弹性地基受水平集中力作用的变形分析 被引量：1
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作者 秦伟国 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期2132-2136,共5页
从理论分析入手研究了水平集中力作用于分数阶Kelvin粘弹性半空间表面一点的长期变形问题。首先基于Cerruti弹性位移解,采用分数阶Kelvin模型和从弹性到粘弹性的对应性原理,通过Laplace变换法推导了分数阶粘弹性位移解;然后通过与已有... 从理论分析入手研究了水平集中力作用于分数阶Kelvin粘弹性半空间表面一点的长期变形问题。首先基于Cerruti弹性位移解,采用分数阶Kelvin模型和从弹性到粘弹性的对应性原理,通过Laplace变换法推导了分数阶粘弹性位移解;然后通过与已有解对比验证了本解的正确性;最后详细分析了参数分数阶a对本解的影响。分析表明:在第一个阶段位移随着a值的增大而减小,而在第二阶段位移随着a值的增大而增大,最终位移趋近于固定值;分数阶模型较于经典模型可在较大的范围(a取值介于0和1之间)内描述土体的流变性质,更能反映其长期变形特征。 展开更多
关键词 水平集中力 分数阶kelvin模型 半空间 LAPLACE变换 对应性原理
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考虑应力沿深度变化的饱和软黏土一维固结半解析解 被引量：1
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作者 王晋宝 童焯煜 +1 位作者 何博 许光映 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2019年第10期1099-1108,共10页
针对饱和软黏土,结合引入弹壶元件改进的分数阶Kelvin模型,同时考虑土体内应力沿深度变化的特点,利用Laplace变换推导获得其一维固结半解析解.首先,通过与文献中的试验结果及文献中的理论结果对比,说明了该模型的有效性;其次,详细地分... 针对饱和软黏土,结合引入弹壶元件改进的分数阶Kelvin模型,同时考虑土体内应力沿深度变化的特点,利用Laplace变换推导获得其一维固结半解析解.首先,通过与文献中的试验结果及文献中的理论结果对比,说明了该模型的有效性;其次,详细地分析了不同分数阶阶数、不同总应力比以及不同分级线性加载等因素对饱和软黏土固结沉降以及孔隙水压力的影响,再现了饱和软黏土的固结沉降机理,以期为工程实践提供相关的理论基础. 展开更多
关键词 饱和软黏土 黏弹性 分数阶kelvin模型 半解析解 分级线性加载
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循环荷载下饱和软黏土累积变形遗传分数阶导数开尔文模型 被引量：1
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作者 张秋瑾 姚兆明 +1 位作者 姜自华 王春萌 《安徽理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2016年第4期52-59,共8页
研究循环荷载作用下饱和软黏土的累积变形对计算交通荷载引起的地基沉降具有重要意义。对饱和软黏土分别进行围压为100k Pa、150k Pa、200k Pa的等向固结动应力比为0.1、0.2和偏压固结动应力比为0.06、0.1、0.2的循环加载试验,得到轴向... 研究循环荷载作用下饱和软黏土的累积变形对计算交通荷载引起的地基沉降具有重要意义。对饱和软黏土分别进行围压为100k Pa、150k Pa、200k Pa的等向固结动应力比为0.1、0.2和偏压固结动应力比为0.06、0.1、0.2的循环加载试验,得到轴向循环塑性应变与时间的关系,分析得到围压、动应力比及固结形式对轴向循环塑性应变的影响规律;将Abel黏壶引入开尔文模型,得到分数阶开尔文模型;利用遗传算法优化轴向循环塑性累积应变的开尔文模型和分数阶开尔文模型的参数,通过分析两组模型的计算值与试验值的对比曲线,得到分数阶开尔文模型更适合模拟计算循环荷载下饱和软黏土的累积变形。 展开更多
关键词 饱和软黏土 开尔文模型 分数阶开尔文模型 遗传算法
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