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一種基于改進Kelvin-Voight模型的重組竹材壓縮蠕變應變預測方法

文檔序號:40509765發(fā)布日期:2024-12-31 13:18閱讀:8來源:國知局
一種基于改進Kelvin-Voight模型的重組竹材壓縮蠕變應變預測方法

本發(fā)明涉及重組竹材壓縮蠕變應變預測,具體為一種基于改進kelvin-voight模型的重組竹材壓縮蠕變應變預測方法。


背景技術(shù):

1、重組竹材是一種將竹材疏解成一定長度、保持纖維原有排列方式并相互交聯(lián)的疏松狀竹束,再經(jīng)干燥、施膠、順紋方向組坯熱壓而成的一種強度高、規(guī)格大、具有天然結(jié)構(gòu)的新型竹質(zhì)材料,該產(chǎn)品現(xiàn)已開發(fā)應用于戶外地板、墻板、建筑結(jié)構(gòu)材,得到歐美、澳大利亞等國國民的喜愛,也成為竹產(chǎn)品中增長速度最快、需求量最大的產(chǎn)品。

2、目前在對重組竹材進行壓縮蠕變應變預測時,由于重組竹自身力學性能分散性強的缺陷,無法準確預測重組竹試件的壓縮蠕變應變,預測效果差。


技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本部分的目的在于概述本發(fā)明的實施方式的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施方式。在本部分以及本申請的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊,而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

2、因此,本發(fā)明的目的是提供一種基于改進kelvin-voight模型的重組竹材壓縮蠕變應變預測方法,能夠有效克服重組竹自身力學性能分散性強的缺陷,準確預測多款重組竹試件的壓縮蠕變應變。

3、為解決上述技術(shù)問題,根據(jù)本發(fā)明的一個方面,本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:

4、一種基于改進kelvin-voight模型的重組竹材壓縮蠕變應變預測方法,其包括:

5、s1、對重組竹材進行2種不同應力水平下的蠕變試驗,記錄試驗過程中的壓縮蠕變應變增長過程;

6、s2、采用基于變階次的r-l分數(shù)階理論定義的kelvin-voight模型對2種應力水平下的壓縮蠕變應變進行擬合分析,確定模型主要參數(shù)值;

7、s3、對應力與模型主要參數(shù)之間的關(guān)系進行擬合,獲得這些模型參數(shù)在其他任意指定應力水平下的數(shù)值;

8、s4、將推導得到的模型參數(shù)代入同樣的r-l分數(shù)階定義的kelvin-voight模型中,對重組竹在其他應力水平下的壓縮蠕變進行預測。

9、作為本發(fā)明所述的一種基于改進kelvin-voight模型的重組竹材壓縮蠕變應變預測方法的一種優(yōu)選方案,其中,所述步驟s2中,kelvin-voight模型由一個彈性單元e1與一個kelvin單元串聯(lián)而成,其中kelvin單元由彈性單元e3和黏性單元η2并聯(lián)組成,該模型在時域范圍內(nèi)的應力應變關(guān)系為:

10、σ1=σ2+σ3=σ0?(1)

11、σ1(t)=e1ε1(t)?(2)

12、σ3(t)=e3ε3(t)?(3)

13、ε3(t)=ε2(t)?(4)

14、式中,σ0為模型的總應力值,σ1、σ2和σ3分別為彈性單元e1,黏性單元和彈性單元e3的應力值,ε1、ε2和ε3分別為同樣單元的應變值。

15、作為本發(fā)明所述的一種基于改進kelvin-voight模型的重組竹材壓縮蠕變應變預測方法的一種優(yōu)選方案,其中,步驟s2中,黏性單元的時域應力-應變關(guān)系采用分數(shù)階理論進行研究,相應的定義為:

16、

17、式中,α為分數(shù)階的階次。

18、作為本發(fā)明所述的一種基于改進kelvin-voight模型的重組竹材壓縮蠕變應變預測方法的一種優(yōu)選方案,其中,步驟s2中,

19、采用的分數(shù)階模型為r-l分數(shù)階模型,其定義為:

20、

21、采用變階次分數(shù)階理論進行分析,定義形式為:

22、

23、式中,下標i表示第i個時間步,基于該模型,可以對黏性單元的應力-應變關(guān)系進行擬合,結(jié)果為:

24、

25、式中,α(ti+1)和η(ti+1)分別為階次與黏性系數(shù)在第i個時間步內(nèi)的值,當該時間步內(nèi)的應力水平保持不變時,可以認為這兩個參數(shù)數(shù)值也保持不變,基于該假設(shè)基礎(chǔ),相應的應力應變關(guān)系為:

26、

27、作為本發(fā)明所述的一種基于改進kelvin-voight模型的重組竹材壓縮蠕變應變預測方法的一種優(yōu)選方案,其中,步驟s3中,采用指數(shù)函數(shù)與冪函數(shù),對應力與模型主要參數(shù)之間的關(guān)系進行擬合。

28、作為本發(fā)明所述的一種基于改進kelvin-voight模型的重組竹材壓縮蠕變應變預測方法的一種優(yōu)選方案,其中,步驟s3中,對應力與模型主要參數(shù)之間的關(guān)系進行擬合具體如下:

29、采用指數(shù)函數(shù),對應力水平-階次以及應力水平-彈性模量這兩組關(guān)系進行擬合,定量確定應力水平對這2兩組關(guān)系參數(shù)的影響規(guī)律,在此基礎(chǔ)上確定這兩個模型參數(shù)在其他任意指定應力水平下的具體值;

30、采用冪函數(shù),對應力水平-黏性系數(shù)的關(guān)系進行擬合,定量確定應力水平對該參數(shù)的影響規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上確定該參數(shù)在其他任意指定應力水平下的具體值。

31、與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有的有益效果是:本發(fā)明基于該r-l分數(shù)階理論定義的kelvin-voight模型,能夠有效克服重組竹自身力學性能分散性強的缺陷,準確預測多款重組竹試件的壓縮蠕變應變,具有較好的工程適用性。



技術(shù)特征:

1.一種基于改進kelvin-voight模型的重組竹材壓縮蠕變應變預測方法,其特征在于,包括:

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于改進kelvin-voight模型的重組竹材壓縮蠕變應變預測方法,其特征在于,所述步驟s2中,kelvin-voight模型由一個彈性單元e1與一個kelvin單元串聯(lián)而成,其中kelvin單元由彈性單元e3和黏性單元η2并聯(lián)組成,該模型在時域范圍內(nèi)的應力應變關(guān)系為:

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于改進kelvin-voight模型的重組竹材壓縮蠕變應變預測方法,其特征在于,步驟s2中,黏性單元的時域應力-應變關(guān)系采用分數(shù)階理論進行研究,相應的定義為:

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于改進kelvin-voight模型的重組竹材壓縮蠕變應變預測方法,其特征在于,步驟s2中,

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于改進kelvin-voight模型的重組竹材壓縮蠕變應變預測方法,其特征在于,步驟s3中,采用指數(shù)函數(shù)與冪函數(shù),對應力與模型主要參數(shù)之間的關(guān)系進行擬合。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于改進kelvin-voight模型的重組竹材壓縮蠕變應變預測方法,其特征在于,步驟s3中,對應力與模型主要參數(shù)之間的關(guān)系進行擬合具體如下:


技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種基于改進Kelvin?Voight模型的重組竹材壓縮蠕變應變預測方法,該方法首先通過對重組竹材進行2種不同應力水平下的蠕變試驗,并采用一種新的基于變階次的R?L分數(shù)階理論定義的Kelvin?Voight黏彈性力學本構(gòu)關(guān)系模型對其進行分析,獲得模型在這2種應力水平下的主要參數(shù)值;其次分別采用指數(shù)函數(shù)與冪函數(shù),對應力與主要模型參數(shù)之間的關(guān)系進行擬合,獲得這些模型參數(shù)在其他任意指定應力水平下的數(shù)值;最后基于前一步獲得的參數(shù)值及Kelvin?Voight模型,對重組竹在其他應力水平下的壓縮蠕變進行預測。研究結(jié)果表面基于該方法能夠有效克服重組竹自身力學性能分散性強的缺陷,準確預測多款重組竹試件的壓縮蠕變應變,具有較好的工程適用性。

技術(shù)研發(fā)人員:孫嵩松,李海濤,龔小林,萬茂松,徐曉美,王崴崴,孫寧,張營
受保護的技術(shù)使用者:南京林業(yè)大學
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2024/12/30
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