地下工程土体三维非线性流变有限元分析

简述了地下工程中土体三维非线性流变问题的有限元法，建立了基于三维非线性流变的“时步－粘弹－粘塑”性初应变方法，在此基础上研编了适应性较强的三维非线性流变有限元法分析软件——ThNIMS，并用工程实例分析了地下工程土体的三维非线性流变性态．地下工程土体三维非线性流变有限元分析@李希元@孙钧     

一个考虑土体流变的修正剑桥粘弹塑性模型

在修正剑桥模型的基础上，考虑土的流变性，提出一种可较全面地反映土体变形的各种粘弹塑性特征的修正剑桥粘弹塑性模型。进而运用该模型对室内三轴固结排水剪流变试验进行三维有限元模拟，并通过与其他模型的对比分析，初步证明了本构模型的合理性和有效性。     

弹一粘弹塑性岩石本构模型的探讨

本文通过对岩石流变特性的分析,建立了弹一粘弹塑性岩石的本构模型,并进行了实验验证。由于本模型能将岩石的弹性变形阶段与非弹性段分开,实用于边界元法解地下工程问题。     

沥青路面永久变形的非线性本构模型研究

为了合理地预估沥青路面的车辙, 建立了一个新的非线性粘弹-弹塑性本构模型. 此模型是由广义的Maxwell模型串联一个弹塑性模型而组成. 然后, 从蠕变的角度详细推导了广义的Maxwell模型的线性和非线性的粘弹性本构方程. 采用非线性有限元法对4种沥青混合料的车辙深度进行了计算, 并与SHRP的有限元结果以及SWK/UN的实验结果进行了比较, 说明所建立的非线性粘弹-弹塑性本构模型是有效的. 此模型可以体现沥青混凝土材料的非线性弹性、塑性、粘弹性、非线性粘弹性对沥青路面车辙的影响, 较为全面地反映沥青路面永久变形的特性.     

碳酸钙填充聚丙烯振动剪切行为的流变模型

用修正的粘弹宾汉流体模型描述了碳酸钙填充聚丙烯复合材料在融熔状态下的大振幅剪切振动流变行为,验证了在剪切应力低于屈服应力时,变形基上是弹性的,而屈服后粘流过程显示了触变特性。在大振幅振动下,除应变幅度和频率外,填充比和表面状况是决定流变行为非线性程度的重要因素,碳酸钙钙体积填充含量达到１２％时,屈服使应力响应是准周期的;当达到２５％或３０％时,屈服和触变很明显,非线性的应力波形变衰减的梯形。     

粘钢加固地下室抗冲击动力分析

首次提出将粘钢加固技术用于平战功能转换的构思,并以上海某商场地下室为例,将直接积分的三维有限元法用于地下室的动力响应分析,对现有结构和转换方案分别进行了动力分析;讨论了单元类型、网格密度、时间步长等对计算结果的影响,对主体结构提出了采用粘钢技术进行加固的方案,并与其它加固方案比较,由此论证了这类技术用于平战功能转换的可能性和优越性.     

路堤软土地基沉降有限元非线性分析

用Biot固结有限元法对路堤软基沉降作非线性有限元分析 ,计算中考虑了土体侧向变形、水平向渗流对沉降的影响 ;采用非线性本构模型 ,考虑了土体应力、应变关系的非线性特性 ;考虑了施工的逐级加载 .计算结果与实测吻合较好 .     

燃气轮机叶轮在循环载荷下的弹-粘-塑性有限元法计算

本文提供了使用J.L.CHABOCHE提出的能描述金属循环载荷特性的粘塑性本构方程来计算燃气轮机轮盘的应力场及应变场的有限元法。该方程可计及象非线性硬化、鲍氏效应等复杂现象。而应力场及应变场的计算对寿命预测是很重要的。     

不同土体中水泥-水玻璃浆液的扩散规律

为研究不同土体中水泥-水玻璃浆液扩散规律,基于浆液劈裂土体形成的裂缝形状和宾汉流体在平板裂缝中的流变方程,推导出不同土体中水泥-水玻璃浆液黏度、流量、注浆压力差、浆液扩散距离的计算公式,计算分析不同土体中水泥-水玻璃浆液的黏度、注浆压力以及裂隙高度对浆液扩散距离的影响。研究结果表明:浆液扩散距离随浆液黏度的增大呈非线性减小,随注浆压力的增大呈非线性增大,裂隙高度增大使浆液扩散距离迅速增大;通过注浆后工程现场取芯试验对计算结果进行分析,验证了不同土体中浆液扩散距离和劈裂缝高度的关系。     

不同上部结构体系下桩基沉降的简要分析

该文建立了共同作用三维模型,对上部结构-桩群-地基土相互作用体系进行三维有限元分析,利用面-面接触单元考虑土体与桩基交界面的状态非线性,合理地模拟了桩与桩周土间复杂的相互作用,分析桩基础的沉降性状.     

软弱路基土体三轴蠕变试验及蠕变模型研究

采用相同面积置换率的微小砂桩模拟地基处理效果,对地基处理后路基土进行三轴蠕变试验。依据路基土三轴蠕变试验,提出一个基于双曲线函数核的黏塑性元件模型,描述路基土的非线性黏塑性蠕变特征。与Burges元件模型串联建立非线性黏弹塑性蠕变本构模型,将模型扩展到三维状态并确定模型参数。研究结果表明:应力水平是影响地基土蠕变变形的主要因素,应力水平S=0.6为路基土体线性黏弹性蠕变和非线性黏弹塑性蠕变的临界值,当S<0.6时,路基土体土表现出线性黏弹性蠕变特征;当S>0.6时,表现出非线性黏弹塑性蠕变特征。     

路用红砂岩粗粒土的流变特性试验研究

为了研究红砂岩粗粒土高速公路路堤填料的流变工程性质,利用大型三轴流变试验仪对路用的90区和93区红砂岩粗粒土进行低应力状态(σ3=100,200和300 kPa)的三轴流变试验,研究红砂岩粗粒土在低应力下的流变规律以及应力状态对体积流变分量和剪切流变分量的影响。引入Morgan-Mercer-Florin核函数,建立描述红砂岩粗粒土的体积流变分量-时间的关系和剪切流变分量-时间关系模型,提出红砂岩粗粒土最终体积流变量和最终剪切流变量公式。最后,建立一个基于Morgan-Mercer-Florin函数新的红砂岩粗粒土流变本构模型,确定压实度为90％和93％的红砂岩粗粒土的流变模型参数,并将Morgan-Mercer-Florin模型嵌入椭圆-抛物线双屈服面弹塑性本构模型,用于描述红砂岩粗粒土的粘弹塑性性质。流变试验结果表明:球应力(p)对最终体积流变分量影响很大,应力水平(S)对最终剪切流变分量影响显著,最终体积流变量和最终剪切流变分量可以分别用p和S表示。     

一种软岩流变模型

为了描述工程软岩的复杂流变特性,提出了2种非线性元件——蠕变体(CYJ体)和裂隙塑性体(L体).并将它们和描述衰减蠕变特性的开尔文体(K体)、描述瞬弹性的虎克体(H体)及圣文南体(S体)相结合,得到了一种新的复合流变力学模型,并推导了其流变本构方程;讨论了该复合模型在恒应力条件下的蠕变特性及恒加载速率下的流变效应.研究结果表明:该模型不但能描述软岩在低应力时的弹性和粘弹性(稳定蠕变),而且能描述软岩在较高应力时的弹性、塑性、粘弹性和粘塑性(不稳定蠕变).     

地基土非线性流变特性试验与归一化模型研究

通过对湖南地区两种典型黏性土,即深黄色粉质黏土与浅紫色粉质黏土进行室内单剪循环加卸载蠕变试验研究,发现当应力水平大于屈服极限时,两种黏性土均具有明显的非线性蠕变特性与体积蠕变特性;并对两种黏性土进行非线性流变特性分析,在此基础之上,建立了统一的本构模型.通过模型检验证明其效果良好.图4,表2,参6.     

软土流变特性的室内试验与改进的西原模型

详尽描述了软土流变特性的室内直剪实验方法,探讨了实验中需特别注意的加载方法、试样保存以及试验数据读取等一些重要问题,通过对现有流变模型的分析及结合室内直剪蠕变试验结果,用非线性牛顿体替代线性牛顿体,从而对西原正夫模型进行了改进,并导出了改进后模型的本构方程．最后,采用本文改进模型对实验结果进行了非线性分析,获得了相应的实验拟合曲线及模型的参数值,结果表明,理论计算与实测结果吻合良好．     

粘性土非线性流变特性与积分蠕变方程

利用循环加卸载单剪蠕变试验方法,对深黄色粉质粘土蠕变特性进行研究,发现在高应力水平下,粘性土具有显著的非线性流变特性,并运用遗传蠕变理论求解出深黄色粉质粘土的核函数及非线性积分蠕变方程图2,表2,参5     

降解黄原胶与降解魔芋胶形成的凝胶体系的流变性

以降解黄原胶与降解魔芋胶为主要原料,将两者在一定条件下共混制得不同的凝胶体系,考察了共混比例、总胶浓度、共混时间、盐离子浓度对凝胶体系流变特性的影响,并研究了该凝胶体系的本构方程。结果表明:降解黄原胶与降解魔芋胶凝胶体系具有剪切变稀特性,其本构方程为非线性共转Jeffreys模型,模型计算值与实验值吻合良好。     

流变荷载试验曲线的模型识别及其应用

基于粘弹性理论,建立了流变荷载试验的Maxwell、广义Kelvin和Burgers3种流变模型的位移反演模式,并给出了根据现场试验流变曲线进行流变模型识别的简便方法。分析了岩体流变荷载试验曲线,给出了能反映试验区域内岩体变形规律的最佳流变模型,反演获得了试验区域内岩体的瞬时弹性模量、长期弹性模量、粘弹性模量和粘弹性系数。结果表明,描述试验点岩体在不同荷载级别情况下的最佳流变模型均为广义Kelvin模型,但其弹性模量有所差异,其量值范围为4194～5235MPa,平均弹性模量为4900.316MPa;平均长期弹性模量为3081.65MPa。计算表明所建立的反演公式是正确的,模型及参数识别过程简便、实用。     

含水状态下硬脆性泥页岩蠕变特性实验研究

对岩石进行不同含水率下三轴蠕变实验,试样在整个加载过程中,经历了衰减蠕变、等速蠕变和加速蠕变三个蠕变阶段。根据不同含水率岩样的等时应力应变曲线,可以看出泥页岩的蠕变是非线性的;并且随含水率和应力水平的提高,应力应变的非线性程度也增大。在相同的外载条件下,随着含水率的增加,泥页岩的蠕变变形增加、蠕变进入稳定阶段所需的时间越长;而岩石长期强度呈减小的趋势。说明对于泥页岩地层的钻井施工,需要考虑泥页岩的时效变形行为及流变效应。     

SBS改性沥青流变性质与显微结构的关系

列举了SBS(苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物 )改性沥青各种复杂的流变现象 ,通过荧光显微照相技术获得聚合物相在沥青中的结构与形态 ,对其微观结构进行分析 ,归纳出影响SBS改性沥青流变性质的几个重要因素 .结合流变学理论提出了聚合物改性沥青流变性质与显微结构关系的流变方程 ,应用这一理论对文中所列举的流变现象进行了理论解释