基于最小耗能原理的塑性应变流动法则

根据最小耗能原理,推导塑性应变流动法则的一般表达式.与传统塑性流动法则相比,该流动法则增加了一项交叉耦合项,可以很好地揭示准脆性材料剪胀效应的内在机理.同时在该流动法则下,推导弹塑性有限元增量迭代格式,由于其刚度矩阵的对称性,使得计算效率大大提高.对土试样塑性应变的演化过程进行追踪模拟,其破坏形式与实验现象非常接近,表明基于最小耗能原理框架下的流动法则是合理可靠的.最后,采用该流动法则下的弹塑性有限元对土质边坡的变形破坏过程进行模拟,破坏形式与实际情况相符,表明新的流动法则不仅合理可靠,而且具有广阔的应用前景.     

弹塑性本构方程的一般关系式

本文导出了比较普遍适用的弹塑性流动法则及本构方程,可以考虑应力应变模式的非线性性及其在弹性阶段和塑性阶段的非连续性;推出了正交流动法则成立的条件,并导出了塑性应变增量偏离正交方向的角度表达式以及判断变形处于硬化、软化还是理想塑性状态的计算关系式。     

铁电-铁弹材料的非线性本构关系及其有限元实施

分析了铁电-铁弹材料在极化过程中的滞回曲线, 根据以往的实验结果提出了一系列假设, 建立了电致屈服与应力屈服准则和等向强化模型, 提出了在屈服阶段增量形式的流动法则, 用唯象的方法提出了力-电耦合的非线性本构关系, 推导了适用于有限元计算的非线性本构关系的矩阵格式. 计算了矩形的铁电-铁弹材料试件在电场作用下从初始未极化状态至过极化状态, 然后在单轴压力作用下的去极化过程. 并与实验结果进行了比较.     

EPS颗粒轻质混合土蠕变特性试验研究

利用双联高压固结仪,采用分级加载和分别加载方式,对新型填土材料EPS颗粒轻质混合土的蠕变性进行了对比试验研究,并基于试验结果建立了压缩蠕变本构关系式.试验结果表明:EPS颗粒轻质混合土呈现衰减蠕变特性,不出现急剧流动阶段;压力越大,达到蠕变稳定的时间越长.由蠕变本构关系式计算的蠕变变形与试验数据对比表明,这种蠕变本构关系式总体上能够反映这种新型填土材料的蠕变特性,可应用于工程实践.     

塑性与损伤不同耦合状态的热力学阐述

为了准确描述塑性与损伤在不同耦合状态下材料的本构关系特性, 将塑性与损伤视为具有耗散特征的内变量.在不可逆热力学理论框架下基于正交准则和极值原理, 阐述内变量演化律的数学表达和流动法则特性,同时利用相应的实例展示了分析推导过程并验证了理论结果的正确性.结果表明: 在一阶齐次条件下, 强耦合状态内变量演化律表示为对称矩阵与对偶广义力的乘积, 弱耦合状态则表示为对角矩阵与对偶广义力的乘积; 同时在利用热力学极值理论推导演化律方程的过程中, 强耦合状态下所有内变量服从同一屈服准则和广义流动势函数,弱耦合状态下各内变量具有独立的屈服准则和流动法则.     

滑移线场理论中不同流动法则的极限分析有限元解

广义塑性理论表明,关联流动法则是非关联流动法则中的一种特殊情况.从理论上证明了在非关联流动法则条件下,速度矢量方向与破坏面夹角为φ,而不是目前通常采用的φ/2,澄清了传统滑移线场理论中对于这两种流动法则的模糊认识.通过极限分析有限元法,再次证明了滑移线场理论中用关联流动法则与非关联流动法则可得到相同的应力滑移线、极限荷载及速度滑移线,只是速度矢量方向不同.说明极限分析有限元法不仅可以精确地解决求地基极限荷载问题,而且有助于搞清滑移线场理论中采用非关联与关联流动法则的区别.     

基于非关联流动法则的滑移线场及上限法研究

当前岩土材料的滑移线场理论及上限法中都广泛采用经典塑性理论中的关联流动法则,由此得出应力特征线与速度滑移线一致的结论。而试验得知,岩土材料并不服从关联流动法则,因而应力特征线与速度滑移线不可能重合。文章分析了基于关联流动法则的滑移线场及上限法中存在的问题,根据广义塑性理论推导了基于非关联流动法则的滑移线场及上限法,消除了现行滑移线场理论及上限法理论中的种种矛盾。     

暗电磁脉冲在耦合型非线性左手材料中的演化

为分析耦合型非线性左手材料中暗电磁脉冲的演化性质,采用分步傅里叶方法编程在Matlab环境中数值模拟,结果表明:一类不同于耦合的非线性Schrdinger方程组暗孤子解的暗电磁脉冲也能够在这种耦合型非线性左手材料中稳定地演化.这类电磁暗脉冲的κ参数决定了它的演化稳定性:这类暗脉冲当深度较小(即参数κ较小)时,能够稳定地在这种耦合型非线性左手材料中传播;而当深度较大(即参数κ较大)时,则出现了脉冲破裂现象从而不能稳定传播;而当给这种不能稳定的且深度较大的暗电磁脉冲加上一个频率微扰时,暗脉冲便不再破裂且能够稳定地在这种耦合型非线性左手材料中传播,但同时又出现了运动速度变慢(快)的现象,这种现象为控制暗电磁脉冲在左手材料中的破裂和运动速度提供了方法.     

混合制冷剂在微肋管内流动沸腾的换热关系式

基于作者以前研究得到的三元非共沸混合制冷剂R417A在水平光滑管和2种不同几何参数的内螺纹管中流动沸腾换热的实验结果,应用R417A在光滑管内的实验数据对Kattan模型进行修正,并通过在修正-Kattan模型中引入强化因子,发展了一个混合制冷剂在微肋管内流动沸腾的换热关系式.计算结果与实验结果比较表明:该关系式能很好地预测混合制冷剂在不同的内螺纹管中流动沸腾时的换热系数,当干度小于80%时,预测偏差基本集中在±30%的范围之内.     

纳米硅水泥土本构模型研究

在试验的基础上，以塑性理论为指导，采用相关联的流动法则，假定塑性功硬化规则，推导出纳米硅水泥土材料的弹塑性本构关系；给出了硬化模量的一般形式，可结合试验资料，方便地求出硬化模量。