次加载面理论及其在土体循环塑性模型中的应用

简要介绍了次加载面理论的基本思想、假设及其物理解释．开创性地把次加载面理论与广义塑性力学相结合，把常规的椭圆-抛物线双屈服面模型扩展为次加载面循环塑性模型，并通过多种应力路径下土体本构响应的模拟，表明次加载面循环塑性模型能较好地反映循环荷载作用下土体呈现出的非线性、滞回性与变形的积累性三方面的主要特征，初步验证了模型的有效性．     

非饱和土的力学理论

介绍了笔者多年来在非饱和土力学领域研究的主要理论成果.内容包括非饱和土的建模理论、应力理论、渗流理论、本构理论和固结理论,其中本构理论和固结理论都涉及线性、非线性、弹塑性、结构性、动力特性和热力特性等6个方面.     

土塑性理论研究浅述

通过对塑性理论发展过程的回顾,阐述了从传统塑性理论到广义塑性理论的发展过程。通过分析岩土体在荷载作用下的变形机理及过程,简要阐述了塑性理论在岩土工程技术中的应用过程和现状,并对存在的问题和发展方向提出几点建议。     

基于M-K理论的6016铝合金成形极限曲线预测

近年来,为实现汽车车身轻量化,大量的铝合金材料被用于汽车车身制造,由于6016铝合金具有良好的烘烤性能,被大量使用.但是传统的冷成形技术并不能成形复杂零件,因此热冲压-冷模具淬火成形技术被用到铝合金的成形过程中,板材成形领域中一个重要的性能指标是成形极限.本论文使用理论预测和试验两种方法对6016铝合金成形极限曲线进行了研究.首先,建立了考虑应变强化和应变速率强化的Fields-Bachofen本构方程,并将此本构方程引入到成形极限理论推导过程中;然后,基于M-K凹槽理论,对6016铝合金成形极限曲线进行了理论预测,并且采用Nakazima试验方法对预测结果进行了验证.结果显示,随着初始厚度不均度的增加,预测曲线向纵坐标的正方向移动;通过实验值和预测值的对比发现M-K凹槽理论对成形极限曲线的预测是可行的、准确的.     

塑性全量理论的结构强度试验应变数据处理方法研究

根据弹塑性力学全量理论及工程假设方法，给出了一种新的应力应变关系表述函数．应用该函数对复杂结构强度试验中弹塑性范围内直接检测到的应变数据进行应力转换，并结合双剪应力强度理论对结构强度进行判定．结果表明，该函数对解决较复杂工程结构强度试验中的应变转换具有较好的精确性和可实施性．     

球坐标非线性热应力本构方程

以应力张量作为单个应变张量的张量值函数,用张量不变量表示,得到了各向同性材料6阶非线性完备的、不可约的本构模型及其相应的应变能函数。同时,基于张量函数表示定理,研究了自变量为有限应变张量E和温度T,因变量为应力张量K的张量值函数,推导了6阶非线性各向同性弹性材料完备的,不可约的热应力本构方程和应变能函数。由张量函数出发导出的6阶非线性各向同性材料的本构方程,虽然是完备的,不可约的,在任意坐标系下都成立、具有普适性,但是实际应用仍需要转换到特定坐标系,才能同几何方程、平衡方程一起,组成求解弹性力学问题完备的方程组。因此,本文将得到的张量形式的本构方程应用到球坐标系下,得到了薄球壳非线性本构方程以及薄球壳热应力本构方程。同时,推导了薄球壳非线性内力和力矩。     

基于损伤理论的混凝土双轴压本构模型

对快速冻融循环作用后的普通混凝土进行双轴压试验研究,测得其双轴压应力-应变关系曲线.根据Weibull统计分布理论和等效应变假定原理,建立基于损伤理论并考虑应力比影响的普通混凝土双轴压本构模型.研究结果表明:该模型可以有效地描述双轴压荷载作用下普通混凝土的本构关系.     

不同模量理论广义弹性定律的深入研究

传统不同模量理论中基于主应力方向建立的本构方程,仅能表述主应力方向的应力应变关系,并未体现出其他方向的应力应变特性,不能有效表征拉压不同模量问题的力学本质.基于此,在主应力方向的本构方程基础上,利用应力及应变的转轴公式,推导了基于不同直角坐标系下的拉压不同模量本构方程的具体形式,也即广义弹性定律.经理论验证,此广义弹性定律揭示了拉压不同模量问题既是非线性问题也体现出各向异性的力学性质;并且在拉压模量相等时可以回退到经典弹性理论本构方程,而基于主应力方向建立的本构方程是广义弹性定律中的特例.针对不同模量理论中不甚明晰的剪切模量和泊松比-弹性模量比值的假设,应用所得到的广义弹性定律对纯剪应力状态进行了力学分析,分析表明:在基于最大或最小剪应力方向的直角坐标系下,剪应力与剪应变成线性关系,剪切模量保持不变;并结合微元体纯剪变形的几何关系,证明了假设即拉泊松比与拉模量之比等于压泊松比与压模量之比在纯剪受力状态下是自然满足的.     

非线性晶格中的孤立波解

本文从理论上得出了任意非线性相互作用的一维晶格中小振幅连续场近似的孤立波传播速度与其振幅的关系,并分别给出了常见相互作用势——Morse 势和 L-J 势晶格中的结果。把此结果同由文献[3]得出的结果以及数值结果进行比较,表明本文的结果同数值结果吻合得更好。     

热波方程的格子Boltzmann模型

用格子Boltzmann方法(LBM)研究热波方程, 构建了热波方程的格子Boltzmann模型, 运用该模型对一维和二维热波问题进行数值模拟, 并将LBM数值解与其他经典结果进行比较, 表明该方法可以用于模拟热波问题.     

钢筋混凝土双重网格楼盖结构构造特点的研究

钢筋混凝土双重网格结构在钢筋混凝土空腹夹层板基础上发展而来,但它的网格组成形式、结构构造发生了改变,对其构造特点进行研究分析,说明该结构结构型式合理,建筑造型新颖美观,适用于跨度和空间较大的公共建筑.     

Toda晶格中孤立波的能量分配

对Toda晶格中单孤立波的粒子运动速度、位移及相邻粒子的相对位移进行了详细的讨论,从而得到了其间的联系,得出了单孤立波的动能及势能的表达式。当孤立波较弱时,势能大于动能;当孤立波较强时,动能大于势能。     

振动频率法测量索力过程中的波形修正

在用振动频率法测量索力的过程中,产生波形畸变是不可避免的,通过计算或标定系统频响特性来修正斜拉桥索力检测中波形的畸变,恢复实测波形的幅值和相位,这项研究对准确测量索力具有重要的实际意义,文章以一阶系统为例详细说明波形的修正方法。     

基于弹性波动力学理论的结构阻尼

引入弹性应力波阻抗的概念,利用阻抗与阻尼在一定条件下相等的方法来确定结构的初始阻尼,为结构振动分析计算中阻尼参数的选取提供一种实用性较强的方法.理论分析证实基于弹性波动力学理论下粘滞阻尼理论及复阻尼理论在杆的轴向振动及梁的横向振动中的一致性,可应用这种方法来确定杆式结构及梁式结构的阻尼特性参数分布.通过这种方法确定的福泉高速公路江兜分离式立交桥简支板梁对应于第一阶振型的阻尼比为5.556%,该桥环境随机振动试验中采用半功率(带宽)法求得的板梁不同测点处相应的阻尼比介于5.02%～5.54%,试验结果说明这种方法在工程实践中应用是可行的.     

1维简单晶格振动热容的研究

研究了1维简单晶格振动热容,得到了热容的表达式,并讨论了高温、低温情况,得到了在低温极限情况下,1维简单晶格振动热容与温度成正比的研究结果.     

利用格波与自旋波的对应关系研究晶体的物理性质

本文根据格波与自旋波的对应关系研究了晶体中的空格波,讨论了空格波对晶体物理性质的影响。     

反射波法基桩动测的理论基础

反射波法基桩动测是低应变基桩动测的主要方法之一．本文介绍了与该方法有关的基础理论，并讨论了应力在桩底反射界面的反射、透射及能量分配关系。     

地震波频率对巷道围岩动力响应的影响

为了研究地震波频率对巷道围岩动力响应的影响,建立了5个围岩性质不同的巷道模型,利用动力有限元疗法分别对各模型在0．2、0．5、0．7、1、1．5、2．5、4、6、9、12、15Hz等11个频率的地震波作用下的闱岩动力响应进行了数值模型,并对各模型在不同频率地震波作用下的最大动应力变化情况进行了分析。结果表明,在输入波动的振幅特性不变的情况下,某一频率或频率范围的波动能够激发模型的最大响应。随着模型介质剪切波速的增大,最大响应频率逐渐由低频向高频移动。