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分数阶微积分在粘弹性材料本构方程中的某些应用

作 者: 刘甲国
导 师: 徐明瑜
学 校: 山东大学
专 业: 应用数学
关键词: 粘弹性 分数阶St.Venant模型 分数阶微积分 应力松弛 蠕变 广义分数阶单元网络 正弦加载 广义Mittag-Leffler函数 高阶分数阶本构方程 解析解 广义(分数阶)Boltzmann迭加原理
分类号: O345
类 型: 博士论文
年 份: 2006年
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内容摘要


本论文由彼此相关而又独立的四章所组成。第一章为序言,简要介绍了本文所需的数学工具,也即分数阶微积分的基本概念、发展历史及应用。在§1.1节中,简要介绍了分数阶微积分的发展历史及其最近的应用,给出了Riemann-Liouville型分数阶积分算子0Dt(0<R(α)<1)、微分算子0Dtβ(0<R(β)<1)和局部分数阶导数Dqf(y)的定义及主要性质,并讨论了分数阶积分和微分算子的Laplace变换。在§1.2节中,给出了广义Mittag-Leffler函数Eα,β(z)的定义及其某些重要公式。在§1.3节中,给出H-Fox函数Hp,qm,n[(?)]的定义、级数表达式、渐近性态及其基本性质,并讨论了H-Fox函数的特例,如广义Mittag-Leffler函数Eα,β(z)和H1,21,1(z),Fox-H函数是求解分数阶微分方程的有力工具。在§1.4节,将分数阶微积分理论应用在粘弹性材料的本构方程中,分别讨论了整数阶粘弹性模型和分数阶粘弹性模型的发展及其应用。本章是以后各章的基础。 在第二章用分数阶的St.Venant模型研究了人颅骨的粘弹性。首先将标准的整数阶St.Venant模型推广至如下的分数阶形式:然后应用离散求逆Laplace变换的方法,根据Boltzmann迭加原理,可得在如下的准静态加载过程

全文目录


Chinese Abstract  7-12
English Abstract  12-18
Notation Index  18-19
Chapter 1.Elementary Knowledge  19-35
  1.1 Synopsis of Fractional Calculus (FC)  19-24
  1.2 Synopsis of Mittag-Leffler (M-L) Function  24-25
  1.3 Synopsis of H-Fox function  25-30
  1.4 Viscoelasticity  30-35
Chapter 2.Study on A Fractional Model of Viscoelasticity of Human Cranial Bone  35-45
  2.1 Introduction  35-36
  2.2 Fractional Generalization of the Standard St.Venant Dynamic Model  36-38
  2.3 Solutions of the Fractional St.Venant Model  38-41
  2.4 Data Fitting and Comparing with the Predicted Data of the Standard St.Venant Model with Integer Order  41-43
  2.5 Conclusion  43-45
Chapter 3.Responses of Generalized Fractional Element Network Models under Sinusoidal Loads  45-55
  3.1 Introduction  45-47
  3.2 Stress Response of the GFE Network Zener Model under Sinusoidal Strain Load  47-50
  3.3 Strain Response of the GFE Network Poynting-Thomson Model under Sinusoidal Stress Load  50-54
  3.4 Conclusion  54-55
Chapter 4.Higher-order Fractional Constitutive Equations of Viscoelastic Materials Involving Three Different Parameters and Their Analytical Solutions  55-73
  4.1 Introduction  55-57
  4.2 Higher-order Fractional Constitutive Equations for Viscoelastic Materials  57-59
  4.3 Solutions of Higher-order Fractional Constitutive Equations  59-66
  4.4 Generalized (Fractional Order) Boltzmann Superposition Principle  66-68
  4.5 Discussion  68-71
  4.6 Concluding Remarks  71-73
Bibliography  73-83
Acknowledgements  83-84
Curriculum Vitae  84-85
学位论文评阅及答辩情况表  85

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中图分类: > 数理科学和化学 > 力学 > 固体力学 > 粘弹塑性介质力学
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