混凝土三维等效单轴应变本构模型的研究

以应力－应变曲线的实验值与计算值的误差达到最小为目标,反演出相应于最大应力的等效单轴应值εｉｃ,并回归得到三轴受压时εｉｃ的计算公式;对二轴受压－轴受拉、一轴受压二轴受拉及三轴受拉等受力状态提出了εｉｃ的计算方法,算例表明本文的方法是合理的。     

平面应变混凝土强度变形试验与等效单轴应变本构模型

利用自行研制的三向强度变形试验装置,进行了应力比α=σ1/σ3=0:-1,0.05:-1,0.1:-1,0.2:-1和0.3:-1的拉-压平面应变状态强度与变形试验.试验结果表明:在拉压平面应变状态时,混凝土破坏形态主要分为受拉和受压2种,应力比α=σ1/σ3≤-0.1时为受拉破坏,应力比α>-0.1时为受压破坏;在混凝土开裂或屈服前,应力应变关系呈线性.同时,根据试验结果给出了拉-压平面应变状态的强度计算公式,完善了平面应变状态等效单轴应变本构模型.     

拉压平面应变状态下混凝土的强度准则

对砼坝中经常遇到的、而国内外研究较少的在平面应变状态下砼的变形和强度进行了试验研究．试验内容不仅包括压压状态，而且包括了试验难度大、但对设计起控制作用的拉压状态．给出了应力－应变关系曲线，并比较了平面应变状态砼在两侧向拉压与压压受力情况的变形和强度的差异．在分析试验资料的基础上，建立了以应力和应变表述的砼在平面应变状态下的强度准则     

缺陷形状对金属板极限应变影响的研究

在研究板料的极限应变时,提出了一种新的初始几何缺陷模型——椭圆缺陷模型。用大变形弹塑性有限元法,按大变形J_2塑性流动理论,大变开J_2塑性变形理论分析了具有不同长短半轴椭圆缺陷模型,标准的M-K缺陷模型,圆形缺陷模型对双向受拉金属板极限应变的影响。分析结果表明,椭圆缺陷对双向受拉金属板极限应变的影响与椭圆的长短半轴比及椭圆区板厚有关。根据圆形缺陷模型算出的极限应变值是上限,根据标准的M-K缺陷模型算出的极限应变值是下限。圆形缺陷模型和标准的M-K缺陷模型是椭圆缺陷模型的特殊情况。分析还表明,大变形J_2塑性流动理论对缺陷比大变形J_2塑性变形理论更敏感。分析时,假定双向受拉金属板处于平面应力状态,在弹性、塑性状态下都是体积不可压缩的。     

混凝土非线弹性正交异性本构模型

通过对混凝土多轴应力下强度、变形和破坏形态的大量试验研究，建立了非线弹性正交异性本构模型。根据试验规律，建议了拉应力指标α以划分混凝土的破坏形态，并分别给定适宜的等效单轴应力—应变关系；定义了合理的应力水平指标β；给定拉、压应力状态泊松比值的不同变化规律和公式。本构模型与试验曲线比较，无论是应力—应变曲线的形状和绝对值，以及不同应力比下的峰值应变变化规律都符合良好     

基于四参数等效应变的各向同性损伤模型

针对Eoland和Mazars各向同性损伤模型关于峰值应力前后应力应变曲线假设的缺陷,做了两点改进：(a)认为应力峰值前后d—s均为非线性关系;(b)根据Hsieh—Ting-Chen强度破坏准则的基本思想,给出了一种新的用于各向同性损伤模型的四参数等效应变．该等效应变不但可以用于描述单轴应力状态下混凝土的本构关系,而且能描述多轴应力状态下混凝土的本构关系．数值算例验证了所给等效应变的合理性,从而说明了修改过的Mazars损伤模型的正确性．     

应力比对脆性材料断裂影响及应变断裂准则验证

应用材料破坏分析软件MFPA2D(material failure process analysis),模拟了平面应力下双向应力比不断变化条件下脆性材料的不同破坏失稳过程,并以玻璃为例,重点研究了其在复杂应力状态下不同双向应力比对脆性材料裂纹扩展和断裂的影响. 研究结果表明,裂纹失稳扩展时的应力强度因子值随着双向应力比的升高而升高. 该结果证明双向应力确实对脆性材料的断裂韧性有影响. 理论分析得出的应变失效准则与数值模拟研究结果及试验结果的比较研究表明,应变失效准则作为脆性材料在双向应力下的断裂准则是可行的.     

ETFE薄膜单轴和双轴拉伸试验与分析

采用乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)薄膜哑铃形试件,进行单轴拉伸试验,得到了工程中常用的ETFE薄膜的力学参数(屈服强度、屈服应变、切线模量和割线模量);在考虑ETFE薄膜粘弹塑性效应特征的前提下,应用应变能等效的方法计算ETFE薄膜等效弹性模量,结果表明计算得到的等效弹性模量介于切线模量和割线弹性模量之间.研制了一种专用于ETFE薄膜双轴拉伸试验的装置,并进行了系列试验;基于正交异性薄膜理论推导出薄膜双向解耦的独立弹性常数计算列式.根据ETFE薄膜双轴拉伸应力-应变曲线,求得厚度为250μm的ETFE薄膜在双边应力比为1:1的工况下的耦合模量为1163 MPa;由正交异性理论计算得该薄膜的解耦模量为814.2 MPa,与单轴拉伸试验得到的等效弹性模量相近.     

拉压异性非线性材料平面杆系应力应变分析

有许多材料在受拉和受压时所表现出的应力应变关系是不同的,通常还是非线性的。以两个指数函数近似表示拉压异性非线弹性材料的应力-应变关系,用位移法推导出了铰接于定轴转动刚体上的平面杆系结构应力和应变计算的普遍表达式,给出了计算刚体角位移的非线性方程,编制了数值计算程序,使这一问题得到了圆满的解决。     

岩石单轴受压体应变与长期强度关系

为了验证可根据岩石单轴受压体应变最大值大致对应出岩石的长期强度这一观点,对4个砂岩试样进行单轴受压试验,采用千分表测出受压过程中的径向变形,计算出径向应变和体应变,得出岩样单轴受压时轴向应力-体应变曲线,结果表明:岩石单轴受压时发生的是剪切破坏,轴向应力-体应变曲线极不规则.得出的结论是无法根据岩石单轴受压体应变的变化特征确定出岩石的长期强度.     

软岩应变软化特性的数值解析探讨

基于实验研究,提出了一种新的考虑时间因素的增量形应力－应变－时间关系,用来描述硅藻软岩的应变软化特性．分别对正常固结和超固结领域软岩试样的应力－应变关系,特别是应变软化特性进行了数值模拟计算,得出了与实验相近的结果．通过对计算结果和实验结果的比较分析,探讨了该计算模型的合理性和可行性,验证了软岩的应变软化特性受应力应变时间依存性的影响．     

电测应力集中的外推方法

介绍国内外现有的和笔者提出的几种确定应力集中的应变电测外推方法。实例表明,笔者最新提出的一种三个应变片不需修正的外推方法,能满足工程上的精度要求,并且使用简便。     

关于任意方向应变计算中应注意的问题

本文证明了在任意方向的应变计算中不能简单地应用平面上的应力公式进行对应变换.推出了在以使直角减小的剪应变为正和以使直角增大的剪应变为正时相应的剪应变新公式.     

上颌全口义齿基托动态应变分析

采用电阻应变片法在配戴全口义齿的患者口腔内测量了义齿基托在咀嚼与非咀嚼状态下的应变,对基托变形模式、应变大小与方向等进行了初步分析,并对改善口腔修复工作提出了建议。     

应变模态法在悬臂梁结构损伤监测诊断中的应用

工程实际中各种结构的应变模态对于结构的微小损伤具有高度敏感性,依据这一特点及应变模态振型的变化,便于及时监测、诊断结构的损伤程度及损伤位置,以保证结构的可靠性及安全性.从理论和实验的角度探讨了应变模态的原理和参数识别方法,并通过实验对悬臂梁进行应变模态参数识别,获得了悬臂梁多阶应变模态的振型图.根据悬臂梁的振型变化,判断出结构微小损伤的具体位置,并由此验证结果将应变模态法应用于工程实际并对各种结构损伤进行监测诊断的可行性.     

混凝土材料的SHPB试验及动态性能分析

通过SHPB试验研究了混凝土材料的动态性能。考虑到SHPB装置存在的诸如应力应变不均匀、大尺寸产生的应力波弥散等缺陷，试验中选用了φ37mm的SHPB研究了混凝土材料在中应变率时的动态响应，并以试验数据为依据，分别阐述了混凝土材料的应变率效应、骨料对混凝土材料的动态响应影响及混凝土材料的应变硬化和应变软化现象。结果表明：混凝土在一定应变率范围内随着应变率的增加，其动态一静态抗压强度比呈对数线增加，且动态响应由硬化向软化过渡；骨料的抑制作用是混凝土材料表现出弹塑性特征的关键因素，也使得SHPB试验测得的混凝土动态响应曲线呈现振荡。     

Uniaxial-strain条件下渗透率变化实验研究

为深入了解Uniaxial strain情况下渗透率的变化规律以及垂直应变的变化情况,在实验室环境下模拟Uniaxial Strain的应力、应变环境,分析煤样随着孔隙内气体压力的降低渗透率以及垂直应变的变化。结果表明,随着孔隙内气体压力降低,煤样的渗透率增长,并且增长率逐渐增大;煤样的垂直应变始终是在一个很小的范围内波动,证实了体积不变理论的合理性。该成果对于深入了解渗透率的变化规律以及地下应力环境的变化的研究具有重要意义。     

基于模态应变能的不同损伤指标对比

为解决工程结构的多损伤识别问题,对基于模态应变能的不同损伤指标方法进行了对比分析和研究。首先,描述了3种损伤指标,即模态应变能变化指标( MSECI)、模态应变能耗散率指标( MSECRI)和模态应变能基指标( MSEBI);然后借鉴模态应变能耗散率指标的建立原理,通过对刚度矩阵的修正,建立相应的能量等效方程,并提取了一种模态应变能等效指标( MSEEI );最后对4种应变能损伤指标进行了对比研究,并考虑了测量噪声的影响。数值仿真结果表明,模态应变能基指标可以较好地识别结构的损伤位置,模态应变能等效指标则不仅可以有效地识别结构的损伤位置,而且可以较为精确地识别结构的损伤程度。     

AZ80镁合金热塑性稳定变形工艺参数识别

通过AZ80镁合金多组试样的热物理模拟压缩试验获得在温度523～673 K、应变速率0.01～10 s-1下的真实应力应变数据,以此作为计算应变速率敏感指数（m值）、能量耗散率（η值）、失稳判据（ξ值）三重指标的底层材料模型。以一组3D曲面形式揭示了应力、温度、应变速率、应变量的共同作用诱导的多种变形机制转化及同时存在所引起的应变速率敏感系数m值的剧烈响应,并通过m值的正负初步识别变形稳定区与失稳区。进一步绘制能量耗散图并识别出η值为负的不稳定变形区,以及η值为正的稳态变形区。在此基础上最后通过失稳判据分布图识别出ξ＞0的稳定变形区、ξ≤-1的失稳变形区、-1＜ξ≤0的亚稳定变形区。综合识别后,具有较高m值水平、较高η值水平、较高ξ值水平的稳定变形参数区间为优先推荐,具有负m值水平、负η值水平、负ξ值水平的失稳变形参数区间为避免推荐。     

由覆盖性测试应变识别简支梁破损

梁在破损处的应变突变明显，其它处甚至紧邻破损处的应变没有明显变化，由应变振型识别梁的破损，测试应变应沿长度覆盖整个梁，采用大标距应变片或应变测试辅助装置进行覆盖性测试是可行的，测量结果是标距范围内应变的平均．采用奇异值分解方法处理测试应变数据，可将微弱突变信号分离出来．