岩土力学3种屈服准则的屈服面形状和大小研究

用正交变换的方法对岩土塑性力学中的莫尔--库仑准则、卓柯--普拉格准则、广义双剪应力准则以及其屈服面进行了研究,从数学上论证了屈服面的形状和大小,并对3个屈服准则的特殊情形分别与 Tresca,Mises 和双剪应力屈服准则对应,进行了论证.     

AZ91铸造镁合金屈服行为实验研究

摘要：在室温下,本文通过压剪试件（SCS）法对AZ91铸造镁合金进行不同加载速率下（4.8/48/480mm/min）的复合压剪实验,对AZ91铸造镁合金复杂应力状态下的力学行为进行研究。再结合单轴拉伸实验、单轴压缩实验和“帽型”试件剪切实验的结果,得到AZ91铸造镁合金的实验初始屈服面。通过实验,以及实验屈服面、Ellipse准则理论屈服面和极限应变能强度理论（LESET）屈服面的比较,可以发现：在本文研究的应变速率范围内（0.01～1s-1）,AZ91铸造镁合金弹性阶段具有明显的应变率负敏感性,初始屈服强度随着应变速率的增大而减小;Ellipse准则对AZ91镁合金屈服的判定优于LESET,可以比较准确的描述AZ91铸造镁合金在复合压剪应力状态下的屈服行为;由实验屈服面和Ellipse准则理论屈服面可以初步判断,正应力对AZ91铸造镁合金的屈服具有促进作用,而静水压力对其有抑制作用。     

基于三剪屈服准则的材料弹塑性统一本构方程

为了改进双剪统一强度理论公式的分段表达,克服双剪统一弹塑性本构模型在θ=θb点上的双重滑移角现象,考虑十二面体单元上所有三个主剪应力共同作用的三剪屈服准则建立了材料的弹塑性统一本构方程,该弹塑性统一本构方程适合于服从Tresca屈服准则到Von Mises屈服准则的全部材料.     

一个基于砾质土的改进椭圆-抛物双屈服面模型

针对椭圆-抛物双屈服面模型,对其屈服面的硬化准则及其对砾质土的适用性进行分析和讨论,在此基础上,对椭圆-抛物双屈服面模型进行改进,采用幂函数关系式反映椭圆屈服面的硬化准则,并对抛物屈服面的屈服方程进行修改.采用改进的双屈服面模型对砾质土三轴试验的应力应变曲线进行模拟验证,模拟表明,改进的椭圆-抛物双屈服面模型更好地反映了砾质土的应力应变特性.     

A study of the energy yield criterion of geomaterials

讨论了岩土材料的内摩擦性质,认为其单元体内始终都存在内摩擦力,且摩擦力的方向与剪应力方向相反,是阻止变形产生的。比较了金属材料和岩土材料的变形破坏机制,认为两者存在较大差异,金属材料是由于剪应力的作用使结晶构造产生了滑移破坏,所以应着眼于最大剪应力;而岩土材料属于粒状体材料,其变形和破坏受摩擦法则的支配,由剪应力与垂直应力的共同作用使粒子间克服摩擦产生相对滑移破坏,所以应着眼于最大剪切角。基于此建立了岩土类材料的三剪能量屈服准则及其相应的Drucker－Prager准则,三剪能量准则当不考虑中主应力影响时简化为Mohr-Coulomb准则,当不考虑内摩擦角时简化为Mises准则。从应力、应变、能量角度对材料屈服准则进行了系统的研究,表明无论采用应力、应变或能量表述,只是其形式不同,而其实质是一致的,三剪能量准则是材料的统一屈服准则。结合岩石真三轴试验结果,分别采用Mohr-Coulomb准则及三剪能量准则进行了验证,结果表明大多数情况下三剪能量准则比Mohr-Coulomb准则误差小,更接近试验结果,证明能量准则是可行的。针对一个简单的边坡算例进行了三剪能量屈服准则的工程应用,计算结果表明只考虑单剪切面的Mohr-Coulomb准则比考虑三剪切面的能量准则偏于保守。     

广义双剪应力屈服准则的屈服面研究

利用线性代数的方法,研究广义双剪应力屈服准则的屈服面,及其特例:Tresca屈服面和双剪应力屈服面.     

加权三剪应力屈服准则的屈服面研究

利用正交变换的方法,研究加权三剪应力屈服准则的屈服面,及其特例:Tresca屈服面和双剪应力屈服面.     

一种新型的摩擦类材料的广义屈服面

在讨论摩擦类材料的屈服及强度特性的基础上提出了一种将子午面内二维屈服迹线扩展到三维主应力空间的方法,将此扩展方法应用于Mohr Coulomb准则,获得了一种新型的广义屈服面.对这种广义屈服面的特性进行了广泛的分析和讨论,还将此屈服面分别应用于各向同性和横观各向同性摩擦材料,并与现有试验数据进行拟合对比,结果表明这种新型的屈服面可以很好地模拟摩擦类材料的屈服特性,可以涵盖部分经典屈服面,适用性更强.     

基于能量密度支函数的混凝土宏细观屈服准则的构建

把混凝土看作是由骨料、砂浆基体和他们之间的界面组成的复合材料,并假定骨料形状为球形且不屈服以及砂浆基体服从D-P屈服准则,通过引入能量密度支函数来反映砂浆基体的屈服面,并构造一函数逼近序列来解决屈服边界不可导的问题,最后由非线性均匀化技术推得混凝土材料的一个宏细观屈服准则的关系式,并由它探讨了界面连接状态和骨料含量对宏观摩擦系数的影响规律.     

材料强度理论的讨论

强度准则是一个力学基础理论.通过对比实验现象与强度理论,指出材料的破坏形式取决于应力条件与材料的性质,并讨论了强度准则需遵循的力学依据及其检验标准.分析了金属和岩土材料的强度准则,分别从能量和应力的角度推导了金属Mises准则,详细介绍了作者最近导出的岩土材料三剪能量屈服准则及其相应的Drucker-Prager准则,表明无论强度条件以何种形式表示,它们的实质与结果都是一致的,并对当前常用的各种准则进行了系统的对比研究.     

改进的5参数Barlat-Lian屈服准则

在平面各向异性三参数Barlat-Lian屈服准则的基础上加入两个横向剪切应力分量σxz和σyz,提出了一个改进的5参数Barlat-Lian屈服准则,结合BT或BWC壳单元,模拟了板料在成形过程中的各向异性行为.当屈服函数指数M=2时,改进的Barlat-Lian屈服准则可以退化成Hill48屈服准则,当各向异性参数r0=r45=r90=1时,可退化成Von Mises屈服准则.应用自主版权的板料冲压成形快速模拟软件FASTAMP,以圆筒件为例,将模拟结果与试验结果进行比较,验证了改进的Barlat-Lian屈服准则的正确性.     

铝合金宏观断裂准则

为研究铝合金抗断设防，借鉴金属静水应力型屈服概念，给出了铝合金广义屈服椭球面的新诠释．基于三向等拉伸应力状态下铝合金屈服和断裂的重合性假设，导出了铝合金在三轴应力空间的椭球面断裂准则及参数量化方法，并给出了铝合金抗断设防图及广义屈服椭球面的物理解释．该断裂准则使铝合金在三轴应力空间的屈服和断裂两种破坏模式得到了统一，具有物理概念清晰、形式简单、便于工程应用的特点．铝合金开孔板断裂试验的数值模拟结果显示，该断裂准则具有较高的精度．     

用Drucker公设导出两个经典屈服准则

从Drucker公设所得的正交流动法则出发,利用塑性体应变增量、等效塑性应变增量这两个塑性指标的特性,对金属材料假定塑性体应变增量为零,并且假设材料屈服时等效塑性应变增量与应力状态无关,通过严密的数学推导,导出了Mises准则,并进而在不考虑第二主应力的条件下,应用塑性功的性质导出了Tresca准则．     

Mohr-Coulomb内切圆屈服准则在ABAQUS软件边坡分析中的应用

在ABAQUS软件提供的线性Drucker-Prager模型和场变量的基础上,结合Mohr-Cou-lomb内切圆屈服准则在ABAQUS中的参数转换公式,对边坡进行稳定性计算。依据弹塑性有限元计算中边坡的各种失稳判据对Mohr-Coulomb屈服准则以及Mohr-Coulomb内切圆屈服准则在边坡稳定分析中的适用性进行了探讨,同时对边坡的失稳判据结果进行了对比分析,鉴于在工程应用中的适用性,当采用强度折减弹塑性有限元法进行计算时,宜联合采用位移判据和塑性区判据对边坡的稳定性进行分析。     

线性荷载及均布荷载共同作用下外边界固支环板的极限荷载研究

考虑到Mises屈服条件的非线性 ,应用加权余量法分析了外边界固支环板在线性荷载与均布荷载共同作用下的极限荷载。针对线性荷载的不同分布形式 ,给出了极限荷载的计算公式 ,得到了极限荷载的数值计算结果及影响曲线 ,并与最大弯矩极限条件下的数值结果进行了对比 ,验证了其计算结果的合理性     

基于Drucker-Prager系列准则的抗剪强度参数分析

在真三轴应力状态下建立了岩土材料内摩擦角与中主应力系数的函数关系,通过与砾石料、Q2黄土和Santa Monica Beach砂的真三轴试验结果对比,探讨了基于Drucker-Prager(D-P)系列屈服准则的内摩擦角与中主应力系数的关系,以及D-P系列屈服准则的适用性.结果表明：当中主应力系数取特定值时,D-P系列屈服准则中内摩擦角的理论值与试验值相等;在不同应力状态下,岩土材料应选用合适的D-P系列屈服准则,以使内摩擦角的理论值与试验值基本吻合.     

基于Drucker公设的双剪准则理论推导

基于Drucker公设,利用塑性体应变增量、等效塑性应变增量等塑性指标,假定金属材料的塑性体应变增量为零,设材料屈服时的dε^p与应力状态无关,通过严密的数学导出双剪准则,并在数学上解释双剪准则。     

Drucker-Prager系列屈服准则在稳定分析中的应用研究

Drucker-Prager(D-P)系列屈服准则作为Mohr-Coulomb(M-C)准则的修正模型在岩土工程中得到了广泛应用.然而采用不同的D-P系列屈服准则可能会得到差距较大的结果,文中对不同D-P系列屈服准则进行了比较系统的比较,指出了D-P系列屈服准则相互之间的关系,揭示了准则的物理意义,给出了不同准则之间的转换公式,论证了准则转换强度折减的本质,进而提出了一种在D-P系列屈服准则间进行边坡安全系数转换的新方法.采用ANSYS软件通过算例分析,对比不同D-P准则计算结果,得出了一些有益的结论,数值分析结果有力地验证了本文有关理论的正确性.     

Study on Anisotropy and Punching Yield Strength of Knitted Fabrics

In terms of the structural characteristics, knitted fabrics are described as plane orthotropic body with two symmetric axes, and the stress in different direction is approximately linear with strain before the yield point. The punching yield strength can be predicted theoretically by developing a mathematical equation from anisotropic effect of knitted fabrics. The experimental results demonstrate the applicability of theoretical formula. Analyses also reveal that the factors influencing three-dimensional deforming performance can be divided into two categories: fiber-yarn-fabric structural features and deforming condition.