一种考虑位移幅值影响的黏弹性材料力学模型

郭一峰 徐赵东

(1东南大学土木工程学院，南京 210096)

(2苏州工业园区设计研究院有限责任公司，苏州 215000)

材料黏弹性行为的表征最早采用标准机械模型理论，这种材料力学性质可用弹性元件和黏性元件串联或并联所组合而成的某种模型加以表示.对黏弹性机械模型理论的研究最早开始于Maxwell和Voigt［1］，这些机械模型导出的是微分型黏弹性本构方程，但由于模型参数较少，很难全面地描述黏弹性材料的特性.在不同温度条件下所得到的多条松弛、蠕变和动态实验曲线可通过对时间标尺考虑一个适当的移位因子而能重叠在一起，这就是著名的时间-温度等效原理［2-3］.在此实验基础上，文献［1］提出了WLF方程来确定移位因子.文献［4］在温频等效原理和标准线性固体模型的基础上提出了等效标准固体模型，能够正确地描述黏弹性阻尼器随温度和频率的变化特性，但同时考虑温度、频率和应变幅值影响的黏弹性动态本构关系的研究很少.本文将从温度因素和损伤指标2个方面来考虑位移幅值对黏弹性材料力学性能的影响，结合等效标准固体模型，提出了修正等效标准固体模型.通过试验验证，修正等效标准固体模型能够很好地计算黏弹性材料的储能模量G1和损耗因子η在不同温度、频率和位移幅值下的值.

1 位移幅值对黏弹性材料性能的影响

试验研究表明［5］，位移幅值是影响黏弹性阻尼器性能的重要因素之一.黏弹性材料的性能随着位……