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。
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: