橡胶类材料空洞失稳问题的有限变形分析及仿真--《河北工业大学》2015年硕士论文
橡胶类材料空洞失稳问题的有限变形分析及仿真
【摘要】：橡胶材料属于高分子材料,因其具有的诸多优良特点,在工程领域及日常生活领域都具有及其广泛的应用。其超弹性、大变形等力学性能特点更是成就了此类材料的不可替代性。因此对于橡胶类材料的研究及分析具有必要的理论意义及工程价值。本论文利用有限变形基本理论,在高玉臣所提出的橡胶类材料应变能函数的基础上,构造了一种新的橡胶类材料的本构模型,并利用此本构模型对橡胶类材料的空洞失稳问题进行有限变形分析及仿真。首先,利用构造出的新本构模型对在基本载荷作用下的橡胶材料进行有限变形分析,并分别讨论本构参数n和α对其变形的影响。其次,利用所构造的本构模型对带有中心空洞的橡胶球体受均匀拉伸时的有限变形问题进行了分析,并将所构造的本构模型简化为Mooney-Rivlin模型和Neo-Hooken模型对带中心空洞的橡胶球体进行了有限变形分析,得到了应力与主伸长的关系曲线。最后,利用ABAQUS软件调用FORTRAN编写的针对新本构模型的用户子程序,对带有空洞的橡胶颗粒进行有限元模拟。得出空洞大小、形状与主伸长之间的关系及应力与主伸长之间的关系,并将此有限元解与理论解相比较,验证了理论解的正确性。通过本课题的研究,可以使人们对含中心空洞橡胶球体的力学性能在理论、计算和模拟仿真等方面有深刻的理解和认识,对于丰富和发展有限变形理论具有一定的指导意义。
【关键词】：
【学位授予单位】：河北工业大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2015【分类号】：TQ330.7【目录】：
摘要4-5ABSTRACT5-8第一章 绪论8-14 1.1 本文的立项背景8 1.2 课题的研究目的及意义8-9 1.3 研究现状及发展趋势9-12
1.3.1 橡胶材料的空洞失稳9-10
1.3.2 橡胶类材料本构关系的研究现状10-12 1.4 本文的主要研究内容12-14第二章 有限变形的基本理论及描述橡胶类材料的本构方程14-24 2.1 几何方程14-18 2.2 静力平衡方程18-19 2.3 描述橡胶材料的本构方程19-24第三章 基本载荷作用下橡胶类材料的力学性能研究24-30 3.1 材料六面体单元的单轴拉伸情形24-27 3.2 双轴拉伸27-28 3.3 本章小结28-30第四章 橡胶类材料空洞失稳问题的有限变形分析30-38 4.1 问题描述30-33 4.2 Neo-Hooken材料情形33-35 4.3 Mooney-Rivlin材料情形35-37 4.4 本章小结37-38第五章 橡胶类材料空洞失稳问题的数值模拟与仿真38-62 5.1 有限元分析软件ABAQUS及用户子程序的介绍38-39
5.1.1 ABAQUS介绍38
5.1.2 UHYPER子程序38-39 5.2 中心带有球形空洞的橡胶颗粒的数值模拟与仿真分析39-46
5.2.1 利用ABAQUS建立有限元模型39-40
5.2.2 仿真结果及后处理40-42
5.2.3 参数n的改变对材料特性的影响42-44
5.2.4 参数 α 的改变对材料特性的影响44-46 5.3 球形空洞内径r变化的情形46-48 5.4 椭球形空洞内径a恒定、b=c值变化的情形48-57 5.5 Mooney-Rivlin材料的模拟与仿真57-60 5.6 本章小结60-62第六章 结论与展望62-64 6.1 结论62-63 6.2 展望63-64参考文献64-68致谢68-70攻读学位期间所取得的相关科研成果70
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世界历史不是各民族、各国家、各地区历史的堆积，而是人类自孤立和分散的状态， 逐步发展成为一个密切联系的整体的过程。阅读下列图文材料，完成相关问题。材料一材料二　瓦特没有重走人类几千年走过的弯路，为了对旧式蒸汽机进行脱胎换骨的改造，瓦特曾钻研过力学、数学、化学，做过系统的实验并仔细计算过气缸的热效能。他最终开启了工业革命的大门。材料三　因工业革命而迅速发展的英国，超越荷、葡、西等国，后来居上，为拓展海外殖民地和市场，急需改变对华贸易入超的局面，叩开中国的大门。（1）有人把材料一中图片所示事件看作是世界历史从分散走向整体的关键性一步，为什么？（2分）（2）瓦特蒸汽机的出现推动了交通运输方面的哪些进步？（2分）产生了怎样的影响？（2分）（3）为了“叩开中国的大门”，英国采取了怎样的军事行动？（2分）对世界格局有何影响？（2分）（4）综合以上分析，你认为影响世界走向整体的因素有哪些？（4分）
答案（1）新航路开辟后，从欧洲到亚洲、美洲和非洲等地的交通往来日益密切，世界开始连成一个整体。（2）美国人首先造出了蒸汽机作动力的轮船，英国工程师史蒂芬孙利用蒸汽机发明了火车机车。增强了人们的生产能力，改变了人们的生活方式，扩大了人们的活动范围，加强了人与人之间的交流，使世界各地区之间的联系加强。（3）发动了侵略中国的鸦片战争。资本主义战胜了封建主义，率先完成工业革命的西方资本主义国家逐步确立起对世界的统治，世界形成了西方先进、东方落后的局面。（4）航海技术的进步，交通工具的改进，科学技术的发展等。
解析试题分析：（1）本题是一个图片材料题，考查的是新航路开辟的知识，之所以说新航路开辟是世界历史从分散走向整体的关键性一步，是因为：新航路开辟后，从欧洲到亚洲、美洲和非洲等地的交通往来日益密切，世界开始连成一个整体。（2）本题考查的是工业革命的相关知识，瓦特改良蒸汽机出现后，美国人首先造出了蒸汽机作动力的轮船，英国工程师史蒂芬孙利用蒸汽机发明了火车机车。其产生的重大影响是：增强了人们的生产能力，改变了人们的生活方式，扩大了人们的活动范围，加强了人与人之间的交流，使世界各地区之间的联系加强。（3）本题考查的是工业革命的相关知识，工业革命后，英国为了倾销商品、掠夺原料，发动了侵略中国的鸦片战争，打开了中国的大门。对世界格局的影响是：资本主义战胜了封建主义，率先完成工业革命的西方资本主义国家逐步确立起对世界的统治，世界形成了西方先进、东方落后的局面。（4）本题是一个综合性的问题，影响世界走向整体的因素有：材料一讲述的是航海技术的进步，材料二讲述的是科学技术的发展和交通工具的进步，因此本题的答案是：航海技术的进步，交通工具的改进，科学技术的发展等。考点：人教新课标九年级上册·步入近代·资本主义时代的曙光；人教新课标九年级上册·步入近代·人类迈入蒸汽时代；人教新课标八年级上册·侵略与反抗·鸦片战争& 区域地理综合性专题知识点 & “读下列材料，回答问题。材料1：中国东部地...”习题详情
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读下列材料，回答问题。材料1：中国东部地区梅雨期起讫等日期线图和长三角都市圈图材料2：梅雨是初夏季节长江中下游地区的天气现象，它是我国东部地区主要雨带北移过程中在长江流域停滞的结果，梅雨结束，盛夏随之到来。这种季节的转变以及雨带随季节的移动，年年大致如此，已形成一定的气候规律性。但是，每年的梅雨并不完全一致，存在很大的年际变化。材料3：世界博览会是由一个国家的政府主办，有多个国家或国际组织参加，以展现人类在社会、经济、文化和科技领域取得成就的国际性大型展示会。其特点是举办时间长、展出规模大、参展国家多、影响深远。2010年在中国上海以“城市，让生活更美好”为主题办世博会。【小题1】说出在多年平均情况下，武汉梅雨起始和终止日期。（2分）【小题2】读图说明我国东部沿海省市梅雨起始日期的早晚、梅雨天气持续天数长短的分布特点。长江流域的梅雨时节有明显的年际变化，请简单分析其原因。（6分）【小题3】简述长江下游河流的水文特征。（4分）【小题4】请从地理学科角度，分析世博会对上海城市、经济发展产生的影响。（8分）【小题5】简要分析影响长三角地区农业生产的自然条件。（8分）材料4：长江三角洲是中国经济最具活力和发展潜力的地区，它用约占全国1%的土地，5.9%的人口创造了约占全国近五分之一的国民生产总值。以上海为经济中心，聚集了江苏和浙江地区的16个地级以上城市。这个都市群汇集了产业、金融、贸易、教育、科技、文化等雄厚的实力，对于带动长江流域经济的发展，连接国内外市场，吸引海外投资，推动产业与技术转移，参与国际竞争与区域重组具有重要作用。【小题6】长江三角洲打破地域限制，形成功能合理的大都市圈对区域经济发展起到怎样的作用。6月10日，6月29日—7月4日（2分）&
本题难度：容易
题型：解答题&|&来源：2010-北京宣武区高三质量检测
分析与解答
习题“读下列材料，回答问题。材料1：中国东部地区梅雨期起讫等日期线图和长三角都市圈图材料2：梅雨是初夏季节长江中下游地区的天气现象，它是我国东部地区主要雨带北移过程中在长江流域停滞的结果，梅雨结束，盛夏随之到来。这种...”的分析与解答如下所示：
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等考点的理解。
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区域地理综合性专题
与“读下列材料，回答问题。材料1：中国东部地区梅雨期起讫等日期线图和长三角都市圈图材料2：梅雨是初夏季节长江中下游地区的天气现象，它是我国东部地区主要雨带北移过程中在长江流域停滞的结果，梅雨结束，盛夏随之到来。这种...”相似的题目：
杭州与布宜诺斯艾利斯都是大型系列文化旅游片《一生要去的66个地方》中的人间胜地。阅读以下材料，回答问题。（24分）材料一&杭州与布宜诺斯艾利斯气候资料统计表&&材料二& A是杭州湾跨海大桥，全长36公里，是目前世界上最长的跨海大桥，于日开工，日试运营通车。材料三&布宜诺斯艾利斯是阿根廷首都、最大的经济中心、贸易港、交通枢纽和文教中心，其中肉类加工工业和制革工业为传统工业，在全国占有重要地位。材料四&杭州与布宜诺斯艾利斯所在地区图（1）杭州与布宜诺斯艾利斯之间的距离约为&&&&&&&&&&&&&&千米。（2分）（2）根据材料比较杭州与布宜诺斯艾利斯气候的不同点，并分析原因。（10分）（3）修建杭州湾跨海大桥时需要克服哪些不利的自然因素？大桥建成通车后对甲城市产业发展的有利影响主要有哪些？（8分）（4）简述布宜诺斯艾利斯发展肉类加工工业和制革工业的区位优势。（4分）&&&&
新西兰是太平洋西南部的一个岛屿国家。面积26.8万平方千米，人口439万。该国资源环境独特，经济发展水平高。根据新西兰概况图，结合所知识，完成下列各题。 （6小题，共30分）
（1）当北京时间日20时，新西兰首都的区时是2013年&&&&月　　&&&&　　日&&&&时。该日新西兰昼夜长短状况是　　&&&&　　。（4分）（2）据首都气候资料可知，该地气候特点的形成原因是&&&&；最适合新西兰发展的新能源主要有&&&&、&&&&等。（6分）（3）据图分析南北二岛地势特征的差异。（4分）（4）分析图中甲、乙两地降水的主要差异及原因。（6分）（5）据研究，太阳紫外线辐射强是导致皮肤癌的原因之一，该国南岛东部地区是世界上皮肤癌高发地区之一，试从大气环境方面分析其原因。（4分）（6）新西兰是世界上畜牧业生产最发达的国家之一，也是重要的羊毛及羊肉输出国。根据位置、气候、地形等要素简要分析其畜牧业生产的有利条件。（6分）&&&&
该图为中国某区域图，完成下列问题。（12分）【小题1】图中A是&&&&（地形区）。简述其形成原因。（4分）【小题2】黄河从A到B河段水文特征中最大的变化是什么？为什么？（4分）【小题3】近年来，图中大部分地区沙尘暴天气明显增多，简述产生该现象的地表环境特征。（4分）&&&&
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《2016年材料类专业未来就业前景形势分析解读（原创）》是有三思教育网（）为你整理收集：
很多考生志愿先填了材料类专业后，但是对材料类专业并不是很了解，不知道材料类专业要学什么，有什么课程及未来材料类专业就业前景和形势怎么样，所有小编特意编写了关于材料类专业的一些知识请仔细阅读，【材料类专业新生交流群：】好的专业包括四个原则：第一是兴趣原则，选感兴趣的专业;第二是优势原则，选最能体现自己的优势的专业;第三是创造原则，这个专业毕业以后从事的工作应该是具有创造性的，而不是做简单重复的劳动;第四是利益原则，这个专业最好还是能挣钱的。“因兴趣而有动力，因优势而有能力，因创造而有潜力，因利益创造收益”。下面为大家介绍材料类专业就业前景及分析报告！　十大具发展前景的好就业大学专业之材料类专业　　大学四年，谁不想摘得一朵鲜艳的红掌花顺利步入职场呢？在这四年里，选择哪一片专业的沃土，才能种出鲜艳的红掌花？在此，我们根据教育部公布的相关信息，精选10个“上榜品牌”加以介绍，以理工类专业为主，也有少数文科专业跻身其中。　　润物细无声――材料类专业　　总结起来，高就业率专业可以分为四类：　　一是专业对口率高，本行业有着巨大的人才吸纳力的专业，比如公安类、医学类；　　二是窄口径的“小众专业”，不太为人所知，招生少，就业面也窄，但供求平衡点保持得很好，比如兵器类、测绘类、地矿类、大气科学类、航空航天类；　　三是面向蓬勃发展的朝阳产业的专业，比如信息与电子科学类、材料类；　　四是表面上不引人注目，波澜不惊，但专业根基扎实，应用面很广的“百搭”专业，比如工程力学类。　　你是否惊异地发现，公认的“火爆”专业很少，只有信息与电子科学类上榜了，其他的并没有做到招生就业两头旺。看来，还是低调做事的专业更为稳扎稳打啊！　　在工业化社会里，没有任何产品离得开材料。许多新产品的开发，都依赖于材料的改进，材料是工业的基础。中国作为一个制造业大国，一方面承接世界各地的贴牌生产，一方面致力于创造属于自己的民族品牌，对于工业技术，不遗余力地钻研攻克，材料专业因此备受重视，地位在不断提高。　　在中国各大城市的高新工业园中，材料专业人员都会受到特别的尊敬，他们肩负着对产品推陈出新、升级换代的重任。　　材料类专业是专门研究材料的合成、结构、性能和加工应用的，按开发制造对象的类别分为冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料与工程4个专业。　　这里面，冶金工程是一个老牌专业，着重点在于冶炼，就业倾向于大中型国企或是研究所。金属材料工程、无机非金属材料工程由于对象比较单一，就业率虽然差强人意，但薪水不是很高。值得推介的是“小弟弟”―高分子材料与工程，这是一个充满时代感的新贵专业。　　它在当今社会发展中占有重要的地位。高分子材料与工程是研究有机及生物高分子材料的制备、结构、性能和加工应用的高新技术学科。目前所出现的许多化工制品都是高分子材料，因此它是服务于21世纪的朝阳产业，是国民经济发展的重要基础。生物功能材料、高性能弹性体材料、热塑和热固性树脂材料、复合材料等高分子材料，都是令人惊诧的新型材料。毕业生择业面很宽，石油、化工、轻工、医学、食品、纺织、机械、水利、建筑、电子、交通、航空等……可以说是无孔不入现在大学生就业形势越来越严峻，在填报志愿时，如果不是特别喜欢某一专业的话，选一个好就业的专业就显得尤为重要了，最好就业的专业排名是很多考生和家长朋友们关心的问题，下面小编带来2016年十大就业率最好专业希望对您有所帮助。男生专业选择汇总篇女生专业选择汇总篇未来十大就业前景最好专业　　1.医药专业　　随着人们生活水平的提高，人们对药品质量、品种、数量和医疗技术、医疗条件的要求也越来越高。在科技迅速发展的今天，从行业整体发展的趋势来看，以高科技开发为依托的医药行业属于”朝阳产业”，将始终表现出良好的成长性。　　2.同声传译专业　　同声传译员被称为21世纪第一大紧缺人才”。随着中国对外经济交流的增多和奥运会带来的”会务商机”的涌现，需要越来越多的同声传译员。　　3.水利专业　　水利专业毕业生就业目前不大理想，各专业冷热不均。但水利事业的发展前景十分好，随着三峡工程等一批大的水利工程上马，水利及其相关的一些专业需求量明显增加。由于水利与电力、环保等部门的联系比较紧密，因此也有很多人到系统外就业。　　4.能源、交通专业　　在国家”九五”重点建设工程项目中，能源、交通行业占了很大比例，各大煤矿、油田、气田需要大量人才，这是吸纳毕业生的一个重要渠道。　　5.建筑专业　　我国建筑行业发展迅猛，中高级人才十分缺乏，亟需补充。近年来建筑类、土建类毕业生的社会需求量一直名列前几位，尤其是建筑学、工业与民用建筑工程方面的专业人才很受欢迎。　　6.外语专业　　随着改革开放的进一步深入，社会对外语类人才的需求会与年俱增，今后几年这类人才也会保持较高的需求量。非师范类外语专业需求量最大的是英语、日语、俄语、德语、法语、西班牙语、意大利语。　　7.电子信息类专业　　计算机、微电子、通信等电子信息专业人才社会需求巨大，毕业生供不应求，10年内将持续走俏。特别是在计算机及其配套产品、移动通信、电子消费品生产方面，以及一些新的研究领域如网络通信、网络保密研究、可视电话、图像传输、军事通信等领域，人才的需求量很大。　　8.农林类专业　　这几年，农林类毕业生的一次就业率不高。在农林类各专业中，社会需求量大小不一。目前需求较多的有农业经济、畜牧、兽医、动物营养与饲料加工、木材加工、家具设计与制造、森林道路与桥梁、园林、林产化工等专业;需求量较小的有农学、桑学、茶学、植物等。　　9.汽车维修专业　　目前，国内维修企业的从业人员技术素质普遍偏低，总体的技术水平不能适应汽车新技术的发展需要。我国目前技术工人队伍结构中，技师以上、高级工、中级工、初级工的比例仅为4:8:31:57，而发达国家的比例为11:23:49:17，显然，我国中高级技术人才短缺情况十分严重。　　10.外贸专业　　这些年，外贸专业已远不如前几年热门。但随着我国外贸体制改革的深入，特别是中国入世以后，随着专业结构的调整，招生规模的控制，外贸人才供需不平衡的状况是可以得到缓解甚至消除的。
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　1月6日，中国科学评价研究中心、中国科教评价网和中国教育质量评价中心共同完成了年度中国大学及学科专业评价工作。本次大学评价共包含2751（去年2742）所中国高等院校。其中包括1200所（去年1155）中国大学（不含军事类院校和港澳台地区高校）：含重点大学131所（一流大学26所），一般大学645所（去年621）..…
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纳米材料与技术专业的学习内容大体包括公共课程和专业课程两部分。公共课程主要是数学、物理、化学、英语等。从大二起，学生会接触到部分材料类、纳米的专业知识。专业课程主要包括材料现代研究方法、材料化学基础、材料物理性能、材料力学性能、量子统计、材料表面与界定、纳米结构与性能、低维材料物理与技术基础、磁..…
材料科学与工程专业培养具备无机非金属材料、高分子材料等材料科学与工程领域基础知识，知识面较宽，能在化工、建材、光电、能源、航天及军事等领域从事材料的制备、成型加工以及材料结构与性能科学研究、技术开发、生产管理等工作的高素质、宽口径复合型高级工程技术人才。　　材料科学与工程专业就业方向　　该学科的..…
材料物理专业学生主要学习材料科学方面的基本理论、基本知识和基本技能，受到科学思维与科学实验方面的基本训练，具有运用物理学和材料物理的基础理论、基本知识和实验技能进行材料研究和技术开发的基本能力。本专业培养较系统地掌握材料科学的基本理论与技术，具备材料物理相关的基本知识和基本技能，能在材料科学与工..…
复合材料与工程专业涉及材料学、化学、物理学等多门学科，是一门极具发展潜力的多学科交叉新型专业，主要培养具备复合材料与工程领域的基础理论、专业知识和实验技能，适应现代材料学科的高科技化发展趋势，掌握复合材料设计与制备技术，重点掌握高性能纤维增强树脂基复合材料的制备技术，能从事先进复合材料与结构的设..…
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