双层高阶组合梁的界面摩擦效应

为了更真实地描述组合梁的力学行为,提出了一种同时考虑梁的轴向和横向高阶变形的运动学假定.基于提出的高阶梁模型,得到了考虑界面不可穿透性、界面摩擦效应和非线性剪力键的双层组合梁模型静力分析的修正能量驻值原理.利用修正能量驻值原理,推导了该非线性组合梁模型的混合型高阶有限单元.在线性假定范围内对比分析了基于高阶梁理论、平面应力模型和Timoshenko梁理论的组合梁有限元应力分析,验证了高阶梁模型的可靠性;考察了界面不可穿透性与界面摩擦效应对组合梁静力行为的影响.数值结果表明:提出的高阶模型较经典梁模型更逼近于平面应力模型;界面不可穿透性与摩擦对组合梁静力行为具有显著影响.     

考虑界面层效应的纤维增强陶瓷材料的力学模型

在弹性圆筒理论和剪滞模型基础上提出了考虑界面相与界面层效应的力学简化模型。据此对纤维增强陶瓷复合材料完成了Ｉ型加载条件下的应力分析，它有以下特点：①引进界面层，各项分析所得结果均含有界面层材料性能及几何参量等信息，因而能更好地用于材料设计与界面调控工艺；②不仅给出界面剪应力，还可给出界面正应力（或剥离力），因而更适用于分析界面分离，界面脱粘，基体开裂临界应力和纤维桥联增韧效应     

冻土-构筑物界面粘聚-损伤-摩擦本构模型

冻土与构筑物界面本构模型对寒区工程的设计、分析和数值模拟至关重要.耦合粘聚损伤模型和摩擦模型建立了冻土与构筑物界面的一维本构模型.模型从界面的细观力学特征出发,考虑胶结冰在界面剪切过程中的力学响应及界面出现相对滑动后的摩擦力学特征,将界面微元区域分为损伤部分和非损伤部分进行分析.在界面发生相对位移的过程中,微元由非损伤向完全损伤过渡,其中非损伤部分假设为弹性变形,随着损伤的发展摩擦力逐渐发挥作用.基于界面的基本运动学假设得到了微元体损伤演化过程和摩擦演化过程,进而依据均匀化方法建立了界面的本构关系,模型中的参数物理意义明确且容易从试验数据中获取.数值结果表明模型对界面的应变软化型曲线和应变硬化型曲线都有较好的拟合效果,试验曲线中的关键参数在模型中都能够体现.     

基于matlab-混凝土二维细观结构数值模拟骨料随机投放

为了研究混凝土细观力学现象,对混凝土力学行为进行数值模拟,采用二维细观结构数值模拟骨料随机投放,为进行混凝土有限元细观力学分析提供了数值结构模型.采用matlab软件建立了混凝土骨料随机投放模型,其中考虑混凝土为由骨料、砂浆及二者之间的黏结界面组成的三相复合材料,在投放过程中,以骨料面积比例为基本参数、黏结界面厚度取骨...     

PZT薄膜界面分层破坏的内聚力模拟

实验测试表明,单晶硅基板上磁控溅射沉积的多层薄膜材料Cr/PZT/PLT/Pt/Ti容易沿着Cr/PZT界面端开裂并发生分层破坏.我们在实验测试基础上,通过数值模拟计算与分析研究,确定了该薄膜界面的结合强度参数.模拟计算基于连续介质力学的内聚力模型,采用有限元方法来分析沿Cr/PZT界面的裂纹萌生和扩展过程.首先,将该界面表征为一个遵从指数或双线性内聚力模型本构关系的薄层.然后,通过与实测的断裂载荷、加载点的载荷-位移曲线校准的办法,确定出界面内聚法则参数.研究发现,内聚强度和内聚能是最为关键的内聚参数;双线性内聚力模型更适合于描述Cr/PZT界面破坏;与毫米量级厚度的薄膜材料相比,该多层薄膜材料中的Cr/PZT界面的内聚能较低,属于弱结合界面,沿着该界面的分层破坏为脆性断裂过程.本研究表明,宏观力学的内聚力模型同样适用于分析微米厚度薄膜的界面破坏问题.     

锈蚀钢筋混凝土梁四点弯曲力学行为数值分析

为进一步研究锈蚀状态下钢筋混凝土梁弯曲试验下其力学行为等相关性能分析,本文基于已有的试验结果,构造与钢筋锈蚀率有关的钢筋—混凝土界面的粘结性能退化模型。并使用ANSYS有限元软件,进一步建立钢筋混凝土梁有限元模型。利用该模型,对锈蚀钢筋混凝土梁在外荷载作用下的力学行为进行数值模拟,并与试验结果进行对比。结果发现:数值模拟得到的锈蚀钢筋混凝土梁的荷载—挠度曲线与试验曲线吻合较好,证实了本文有限元模型分析锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能研究的可行性。论文最后还进一步分析了跨中混凝土与钢筋的应力分布、跨中混凝土与钢筋的应变分布、钢筋与混凝土之间的相对位移以及锈蚀钢筋混凝土梁破坏时的裂缝分布等,旨在更深入地研究钢筋锈蚀对钢筋混凝土梁弯曲力学行为的影响,从而能更加具体深入地研究钢筋混凝土结构耐久性。     

水力裂缝与天然裂缝相互作用与影响

在非常规油气藏中,复杂裂缝网络的形成在很大程度上受水力裂缝与天然裂缝相互作用的影响。基于断裂力学理论,建立了水力裂缝与天然裂缝相互作用力学模型,分析天然裂缝介质系统中水力裂缝遭遇天然裂缝后的扩展形态。对于水力裂缝穿越天然裂缝的情况,给出了穿越角度;对于未穿越情况,给出天然裂缝张开闭合形态判别方法。通过数值计算研究了水平主应力差、逼近角、界面摩擦系数和裂缝净压力等因素的影响。结果表明,在高水平主应力差、高逼近角和高界面摩擦的条件下,水力裂缝倾向于穿越天然裂缝;在低水平主应力差、低逼近角和低界面摩擦的条件下,水力裂缝则更容易被捕获。同时,在水力裂缝内净压力越高,天然裂缝越容易张开。该模型为分析水力裂缝与天然裂缝相互作用过程以及水力压裂工程设计提供了依据。     

高固体含能材料裂纹扩展黏性域模型应用研究

针对含能粒子与基体的界面脱黏对高固体含能材料宏观力学性能的影响,该文基于黏性域模型基本理论和高固体含能材料的界面力学模型,采用界面黏性域模型对高固体含能材料的断裂过程进行了数值模拟,模拟结果与Tan的断裂实验数据较一致。分析了基于界面黏性域模型的高固体含能材料的裂纹扩展特点。结果显示,在裂纹扩展过程中最大应力始终位于裂纹尖端前方某一区域。计算模型与实验模型的一致性表明,黏性域模型可用于高固体含能材料断裂性能的研究。     

方钢管混凝土柱界面的滑移位移

基于最小势能原理计算方钢管混凝土柱的界面滑移位移。建立方钢管混凝土柱的拉拔力学模型,利用最小势能原理在锚固长度方向建立方钢管与混凝土界面的相对滑移计算公式,求解出型钢混凝土界面的相对滑移并进行了数值计算与分析,与有关文献试验结论基本一致。方钢管与混凝土界面的相对滑移具有二次曲线分布的基本特征。研究成果可以用来描述型钢混凝土界面的相对滑移规律,对于完善钢管混凝土设计理论及进一步研究粘结-滑移本构关系具有一定意义。     

树枝状非连续界面相对碳／铝复合材料力学性能的影响

以弹塑性力学理论,断裂力学理论及非线性有限元理论为基础,根据材料实验和观察的现象及数据,采用有限元分析方法,建立了树枝状非连续界面相有限元计算模型,分析碳／铝复合材料界面反应产物对复合材料力学性能的影响,阐述了非连续界面影响材料强度的机理,并将该界面细观的不连续结构和复合材料宏观的力学性能联系起来。     

防渗土工膜的缺陷特性与缺陷渗漏研究进展

详细阐述土工膜用于防渗工程时出现缺陷的形式与测试方法、缺陷分析理论与计算模型、缺陷预防原则与措施、垫层属性与接触渗流、不同接触和垫层条件下的缺陷渗漏量、缺陷渗漏影响因素等方面的国内外研究现状,对现有的研究成果进行分析、归纳、总结和评价。总结表明,由于土工膜缺陷问题的复杂性和不确定性,现有研究以试验研究为主,辅以一定的理论分析和数值模拟,各方法和理论得到的成果存在一定的差异性。为此,建议了与土工膜缺陷相关的可进一步研究的若干重点问题,促使设计和研究人员对土工膜缺陷问题尽早得以较为全面的认识和有效的控制。     

防渗土工膜缺陷探测方法述评

针对土工膜防渗工程在各个阶段不可避免的土工膜缺陷问题,在阅读整理国内外相关文献的基础上,介绍适用于不同阶段的土工膜缺陷探测(含质量检测和渗漏监测)方法,重点对各类电学探测方法的优缺点及适用范围进行阐述评价。最后,归纳总结各种缺陷探测方法的适用性,提出若干土工膜缺陷处理技术建议。总结表明:电学法与其他探测方法相比,具有适用性强和精度高等优势,是未来进一步重点发展的土工膜缺陷探测主流方法;电学法若与缺陷处理技术相结合,可形成一套有效的土工膜缺陷预防和处理措施,以提高土工膜防渗体系的完整性。     

堆石坝防渗土工膜薄壁圆筒双向拉伸性能测试方法

由于堆石坝防渗用土工膜拉伸性能在抵抗外部荷载变化中发挥重要作用，文章对规范中的土工膜拉伸性能测试方法以及国内外有关研究成果进行对比分析，并在此基础上提出了薄壁圆筒双向拉伸测试方法，最后，利用有限元软件中的线弹性模型对相同位移荷载条件下的各种试验方法进行数值模拟．结果表明：薄壁圆筒双向拉伸试验能够准确反应土工膜在双向拉伸条件下的力学特性；与现有的液胀试验和十字形双向拉伸试验相比，薄壁圆筒试样应力分布更加均匀，试验效果更优．     

陡峭边坡条件下生活垃圾卫生填埋场高密度聚乙烯（HDPE）膜拉伸稳定分析

我国西部地区的卫生垃圾填埋场多处于陡峭冲沟之内,难以应用现行《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》(CJJ 17—2004)进行HDPE膜锚固工程设计与施工。以甘肃陇南地区某县城陡峭边坡条件下生活垃圾卫生填埋场HDPE膜为研究对象,采用有限元软件MIDAS/GTS数值模拟分析。随着垃圾堆体填筑高度的增加,地基变形与边坡HDPE膜拉伸稳定性变化。计算结果表明:随着垃圾填埋高度的增加,地基变形量较小,最大竖向位移仅为0.4 mm;HDPE膜的应力随着垃圾填埋物填埋高度的增加而增加,最大拉应力发生在底层锚固沟处,为0.62 MPa。     

复合土工膜不同锚固方式的力学特性对比研究

复合土工膜作为一种新型的防渗结构体应用于堆石坝工程，效果突出，但是在土工膜的锚固处容易产生应力集中，出现“端部固定效应”．本文结合国外某工程实例，应用商业软件FLAC3D，采用三维显式有限差分法分别对不同锚固方式情况下复合土工膜的应力、变形进行计算分析．结果表明，采用不同的土工膜锚固方式对其受力有一定的影响，在实际工程中，应采用合适的复合土工膜锚固方式改善土工膜的受力状态，减小“端部固定效应”的影响     

较高土石坝膜防渗结构设计方法探讨

根据不同防渗体位置的土石坝受荷位移规律与土工膜受力变形特点,分析了坝内土工膜的变形机理,并以四川瀑布沟186 m的心墙堆石坝为例,提出了土工膜与土心墙联合防渗的思路及设计原则.分析表明:坝内绝大部分区域的土工膜能够承受坝体位移引起的变形,但在刚性锚固部位,由于“夹具效应”,土工膜可能会产生局部过大变形而发生破坏;对于高水头土石坝,土工膜尤其适用于存在缺陷的黏性土料心墙的联合防渗;四川瀑布沟186 m的心墙堆石坝,如果采用土工膜与土心墙联合防渗设计方案,则不仅可以提高防渗安全的可靠性,而且与原设计方案相比,技术上更先进,经济上更合理.     

不同温度环境下加肋土工膜与砂土界面拉拔试验的颗粒流数值模拟

为了研究垃圾填埋场衬垫系统中加肋土工膜与砂土界面特性,通过对比室内拉拔试验,运用离散单元法的二维颗粒流程序(2D particle flow code,PFC2D),模拟了不同加肋高度和温度组合下的加肋土工膜与砂土界面拉拔试验,得到了加肋土工膜与砂土界面的宏观应力-应变曲线、细观颗粒间位移场和应力场的变化规律.研究结果...     

平原水库运行条件下的土工膜气胀试验研究

为研究土工膜气胀及其与地下水位上升、水库蓄水及库水位骤降等影响因素的关系,研制了土工膜气胀模型试验装置,并对不同模拟工况下的土工膜位移、膜下气压、吸力、孔隙水压力以及竖向土压力的变化规律进行了试验研究。结果表明:膜下气压和孔隙水压力均随地下水位上升而增大,其大小由地下水位上升幅度决定;当地下水位与土工膜之间的非饱和区域较小时,膜下孔隙压力受库水荷载作用增加显著,在蓄水初期极易引发土工膜气胀变形,建议在膜上设置一定压重防止土工膜被顶起;膜下孔隙压力变化滞后于膜上荷载,库水位骤降时,膜下气压将大于膜上荷载,从而引起土工膜气胀破坏。     

糙面土工膜表面微凸体的法向变形规律

土工膜在垃圾填埋场衬垫系统中具有重要作用,其中糙面土工膜（GMX）与无纺土工织物（GT）的界面强度较低且极易发生滑坡。糙面土工膜表面分布着高度不均且随机分布的微凸体,而微凸体的细观力学特性决定了GMX/GT的界面强度。本文利用改进的大型直剪仪对GMX/GT界面进行了单轴压缩试验,并用轮廓仪测量了压缩前后的土工膜表面轮廓高度。将GMX/GT的接触模型进行简化,研究了在法向载荷逐渐增加时的粗糙表面微凸体的法向变形规律。通过将理论结果和试验结果进行对比,明确了土工膜表面微凸体的变形过程,从细观角度揭示了糙面土工膜的法向变形机理。