采用弹塑性损伤力学的砖石建筑遗产结构性能非线性有限元分析

为了研究中华门城堡的结构安全性能及残损病害的成因,在Drucker-Prager屈服准则的基础上,引入受拉和受压损伤变量.基于ANSYS的usermat子程序,开发砖石建筑遗产的弹塑性损伤本构模型,并采用本构模型对中华门城堡进行有限元模拟分析.通过子程序中的受拉和受压损伤变量,反映结构整体的损伤状况.研究结果表明:中华门城堡最大拉应力出现在拱券与南部城砖砌体墙的交接处、东西及南侧条石砌体墙的上部,最大压应力出现在南侧条石砌体墙下部;损伤变量的分布与中华门城堡现状残损较为吻合.     

混凝土单轴受力损伤本构模型

为了建立一种新的单轴受力下混凝土损伤本构模型,应用损伤力学理论,假设混凝土卸载刚度与初始刚度的比值和混凝土卸载后剩余的弹性应变能与总应变能的比值在数值上是一致的,由此将弹性模量损伤和能量损伤结合为一体,通过数值方法可确定混凝土单轴受力损伤变量的具体数值.在已有不同强度等级混凝土单轴受力的应力一应变全曲线统一计算方法的基础上,通过数值积分和拟合回归,建立了单轴应力状态下混凝土损伤演变方程和损伤本构模型.结果表明:该模型可描述混凝土单轴循环加载受力状态下的力学特性,与混凝土单轴受力试验结果吻合较好;该研究成果可望进一步应用于反复加载下混凝土结构非线性有限元分析中.     

砌体本构关系的研究新进展

砌体本构关系的研究是砌体基本力学性能研究的重点之一,至今还没有建立起具有广泛适用性的砌体本构关系,通过对现有的弹性本构关系、经验本构关系和损伤本构关系进行综述,发展了较为前沿的砌体随机损伤本构关系概念和方法,并用试验结果加以验证,理论分析与试验结果吻合良好.     

一种受剪细观损伤单元模型及其应用

基于剪切损伤破坏机制,发展了相应的细观损伤单元模型,它由弹脆性的微弹簧和模拟裂缝滑移的塑性元件组成.混凝土单轴受压时的宏观性能可用受剪细观损伤单元的并联体来解释,由此建立了混凝土单轴受压的损伤本构关系模型,并建议了塑性变形的简化计算方法.通过引入混凝土剪切单元破坏应变分布随机场,推导了应力与损伤的均值、标准差的表达式.根据混凝土单轴受压时的应力-应变全曲线试验结果,结合随机建模原理和优化算法确定随机场参数和材料参数,将分析得出的受压随机应力-应变关系与试验结果进行比较,二者吻合良好.     

硫酸盐、干湿循环和冻融循环耦合作用下混凝土单轴受压模拟

基于硫酸盐腐蚀混凝土单轴受压试验结果,通过对《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)中无腐蚀混凝土单轴压应力-应变关系中的混凝土损伤演化参数进行修正,建立了硫酸盐、干湿循环和冻融循环耦合作用下混凝土单轴受压本构模型。采用修正后的本构模型,以及ABAQUS软件自带的损伤塑性模型,考虑损伤因子的影响,较好地模拟了硫酸盐、干湿循环和冻融循环耦合作用下混凝土的单轴受压行为。有限元模拟结果表明：随着硫酸盐干湿循环次数和冻融循环次数的增大,混凝土最大受压损伤因子逐渐增大,损伤范围也逐渐扩大;最大主拉应力逐渐减小,中部压应力逐渐增大,等效塑性应变逐渐增大,混凝土破坏更严重;破坏均属于最大拉应变强度破坏。所提有限元模型可动态反映参数变化过程中混凝土的应力发展与损伤状态,可应用于硫酸盐、干湿循环和冻融循环耦合作用下混凝土单轴受压的模拟。     

古木材横纹偏轴受压本构关系模型

提出了一种参数少、参数物理意义简单、参数易于获取的古木材横纹偏轴受压本构关系模型. 该本构关系模型将单向纤维复合材料领域中的Sun-Chen本构关系模型引入古木材领域，并将古木材横纹偏轴受压特征与该模型结合，以简化方法反映古木材累积损伤，以便准确描述古木材横纹偏轴受压下的力学响应. 以北京故宫修缮替换件为样本，制作7组70个试件，通过木材横纹受压试验获取相应的应力-应变曲线. 使用偏轴角度为0°、45°、90°的古木材横纹偏轴受压试验结果求解模型参数，主曲线决定系数高达0.94. 使用该模型获取偏轴角度为15°、30°、60°、75°的古木材横纹偏轴受压屈服强度和应力-应变曲线. 通过模型计算结果和试验结果对比可知，在使用少量试验结果的前提下，本文提出的本构关系模型可准确计算多偏轴角度的古木材横纹受压屈服强度和应力-应变曲线，能够反映斗栱用材受压损伤特征，助力古建木构保护.     

基于试验的承重保温砌块本构关系

通过1：1尺寸蒸压加气混凝土砌块（砖）,模拟砌块在砌体中的实际受力状态,获得约束保温砌块的本构模型,为保温砌体分离式有限元分析提供基本力学参数．利用加载板与砌块之间的摩擦力,模拟砌块在砌体中的约束受压状态,通过5个保温混凝土砌块在伺服压力机受压试验中得到的应力-应变全曲线和数据处理,研究保温砌块受压的基本力学参数和两段...     

混凝土随机损伤本构关系--单轴受压分析

在混凝土受拉随机损伤本构关系研究基础上 ,进一步研究了混凝土单轴受压随机损伤本构关系 .通过考虑混凝土内部各组项的影响 ,建立了混凝土单轴受压损伤机理模型 .通过引入混凝土细观单元受拉破坏应变分布随机场 ,根据混凝土破坏过程的能量守恒原理 ,导出了混凝土受压破坏的随机损伤本构方程 .将导出的理论结果与试验研究进行了对比 ,效果良好 .     

复杂应力状态下的饱和体本构模型及内力变化

水的力学作用和化学物理作用的交错影响,使得坝基软岩软化和受力更为复杂,也使一般固体线弹性本构模型不再适用。该文介绍了饱和体抗拉试验,对试验结果进行拟合,用试验验证了本构曲线受拉区的合理性。构建了复杂应力状态下饱和体本构模型,实现了复杂应力饱和体计算的有限元算法,并验证了算法的可行性和收敛性。根据新构建的本构模型和算法,给出了相应的三维有限元计算程序,其计算算例的结果验证了本构模型的合理性和算法的正确性。     

岩石连续损伤统计本构模型

基于岩石微元强度概率分布理论 ,以Drucker Prager破坏准则为统计分布变量 ,建立了理论的岩石损伤变量演化方程和三轴条件下岩石损伤弹性统计本构模型。利用任意条件下的三轴试验数据 ,用曲线拟合法和极值法求解了所建模型的参数 ,并用试验结果对所建模型进行了验证。模型计算结果与试验结果吻合较好 ,这说明用Drucker Prager准则为统计分布变量建立的损伤模型能够较好地反映岩石内部缺陷分布和变形特征 ,表征岩石材料在弹性阶段的本构关系。     

自保温榫式砌块砌体受压性能试验研究

自保温榫式砌块是一种新型节能墙体材料．通过对自保温榫式砌块砌体进行的轴心受压试验研究,了解该类砌体受压的试验过程现象,基于试验结果的分析,探讨了自保温榫式砌块砌体的抗压强度、弹性模量、受压应力一应变全曲线,依据抗压试验数据回归得到了砌体的本构方程,研究为自保温榫式砌块在单轴受压状态下进行内力与有限元分析提供理论依据．     

复合主拱圈弹塑性本构关系等效方法

 基于原拱圈和加固层共同工作、协调变形原理，以复合主拱圈加固圬工拱桥的拱段为研究对象，推导出适合有限元分析的混凝土与砌体理想弹塑性本构关系。对加固后的拱段应用推导的本构关系，采用有限元软件ANSYS建立了数值分析模型，并对该本构关系进行实验校核。结果表明，采用混凝土与砌体理想弹塑性本构关系，有限元数值和实测数值非常接近，有限元极限承载力数值比实测极限承载力数值小6.8%～9.2%；建立的混凝土和砌体的理想弹塑性本构关系在复合主拱圈加固圬工拱桥时可靠性较高，可供同类桥梁结构分析应用。     

砌体烟囱静动力特性的有限元分析

文章借助ANSYS有限元软件建立了某砌体烟囱的有限元模型,为充分考虑砌体结构承载的实际情况,运用等效体积单元法进行烟囱砌体结构的静、动力特性分析,并与理论计算结果进行了对比,所得结果为现有的砌体烟囱的改造加固提供了理论依据。     

再生混凝土动态冲击性能

再生混凝土技术实现了建筑资源循环和建筑垃圾治理难的问题。目前再生混凝土在框架节点抗震、装配式建筑、钢混结构等方面应用较为广泛,然而在防护工程方面的研究相对较少。本文在现有的再生混凝土SHPB试验基础上,采用动力有限元软件LS-DYNA对再生混凝土的冲击压缩性能进行了数值模拟研究,选用HOLMQUIST-JOHNSON-COOK模型作为再生混凝土的本构模型,根据试验结果标定了本构模型参数,在此基础上进行了拓展工况研究,并建立了再生混凝土DIF计算模型,研究结果表明：HJC模型能够较为准确地模拟再生混凝土在高应变率下的动态压缩力学性能;CEB推荐的DIF计算模型不适用于再生混凝土,本文建立了新的DIF计算模型;应变率为71.7 s-1时,试件开始出现轻微损伤,应变率达到200 s-1后,试件呈现粉碎性破坏。     

受火(高温)后混凝土的随机损伤本构关系

结合受火(高温)后混凝土的损伤形态和破坏特征,研究了基于损伤随机演化下受火(高温)后混凝土受拉和受压损伤发展的随机演化规律.引入弹簧损伤单元模型,考虑混凝土初始损伤、受火损伤及裂缝闭合下损伤愈合等因子,利用Weibull分布函数进行推演,建立了受火后混凝土单轴抗拉、单轴抗压的随机损伤本构关系模型.通过计算结果与试验数据的对比验证,从理论结果而非试验数据的拟合上解释了受火(影响)后混凝土应力-应变的四大特点,证实了运用随机损伤本构关系反映受火后混凝土破坏机理的可行性.     

一种新的混凝土单轴压缩损伤本构模型

现有的本构模型中很多采用以峰值点为界的分段方程描述混凝土的应力应变关系,而一些采用一个方程描述的混凝土本构模型时,为了能够正确反应混凝土压缩过程中的真实应力应变关系,多采用复杂的方程形式和较多的参数. 为了用简单的方程将上升段和下降段连接起来,本文以峰值割线模量为基准,定义了一种新的损伤变量;并以经典损伤理论模型为基础,根据混凝土损伤演化规律的概率密度服从Weibull分布,提出了一个统一的方程来描述混凝土单轴压缩时应力应变关系的全过程. 该方程形式简单,并只有一个参数. 通过与混凝土受压实验数据和Hog     

藏寨石砌体墙抗震及加固性能数值仿真分析

为了研究藏寨石砌体墙抗震性能及钢筋网片加固的可行性,以藏寨石砌体墙为研究对象,通过利用ADINA有限元数值仿真软件建立普通石砌体墙、单面加固石砌体墙,双面加固石砌体墙有限元模型,并对其进行受力性能数值仿真分析。结果表明:普通石砌体墙抗震性能较差,双面加固石砌体墙的耗能性能、极限承载能力、刚度退化性能和延性明显优于普通石砌体墙和单面加固石砌体墙。这种双面钢筋网片加固的方法能显著提高石砌体墙的抗震性能,具有较好的工程应用前景。     

基于改进Sargin方程和过-徐模型的混凝土三维损伤模型

利用混凝土已有本构关系建立混凝土三维损伤模型.针对基于Ottosen本构关系建立的损伤模型中的不足之处,提出基于改进Sargin方程和过-徐模型建立混凝土三维损伤模型的方法.该方法利用改进的Sargin方程作为混凝土三维应力状态的等效单轴方程,基于等效单轴方程的割线弹性模量的下降率定义损伤指标,对典型比例加载情形全过程进行损伤计算.与Mazars、Ottosen损伤模型进行对比,该模型更符合试验结果,更能够描述不同加载比例下的损伤.