一种改进的粗糙表面法向弹塑性接触解析模型

针对现有各种粗糙表面接触模型存在的不足,提出一种改进的粗糙表面法向弹塑性接触解析模型,该模型同时考虑了微凸体完全弹性、弹塑性和完全塑性3种变形状态。对完全弹性和完全塑性变形阶段,采用经典弹性接触和塑性接触力学公式进行建模;对混合弹塑性变形阶段,提出一种利用低阶椭圆曲线插值进行解析建模的方法。进一步,利用概率统计分析方法建立了粗糙表面法向弹塑性接触模型。将该模型与公开文献中的其他模型进行了对比,结果表明:该模型能够描述出微凸体接触状态变量随法向接近量单调、连续和光滑的变化过程,并且能够对粗糙表面法向弹塑性接触行为进行建模;模型的预测结果和基于有限元结果的经验模型的预测结果接近。     

两类剪切屈服面的非饱和土BBM模型对比研究

针对使用椭圆形剪切屈服面的非饱和土BBM弹塑性模型计算抗剪强度偏低的问题,提出了非饱和土水滴形剪切屈服面函数,对原模型进行了改进,将水滴形屈服面扩展到非饱和土中,提出了非饱和土水滴形剪切屈服面函数,采用相关联的流动法则改进了BBM模型。通过对同一组试验的数值模拟,对比研究了改进模型的合理性以及与原模型的差别,结果表明,在控制吸力条件的三轴压缩状态下采用水滴形屈服面的改进BBM模型对非饱和土强度及变形的计算更为合理。     

联肢剪力墙的弹塑性有限元分析

联肢剪力墙在地震作用下的非线性分析具有重要的研究意义,根据高层建筑结构联肢剪力墙的特点,将两元件墙单元与多弹簧连梁单元组合,对钢筋混凝土联肢剪力墙作弹塑性有限元分析.采用应变硬化的弹塑性应力应变关系描述钢筋,引入约束影响系数以考虑连梁箍筋对混凝土应力应变关系的影响,提出一种可以反映连梁弹塑性剪切变形的计算模型.验证了同济大学一组联肢剪力墙试验,计算结果与试验结果相符证明了模型的有效性.但滞回模型的骨架曲线有待进一步改进,以考虑下降段的影响.     

多孔岩石中应力波传播特性及震源函数

建立了两种着重描述多孔岩石的塑性压缩(孔隙坍塌)机理的弹塑性本构模型,分别为将孔隙压实过程计入P-V关系的变模量理想塑性包络面模型和将孔隙演化行为计入帽盖的双屈服面帽盖模型.在此基础上,对地下球形药包起爆引起的弹塑性波在多孔凝灰岩中的传播过程进行计算,揭示了多孔岩石中应力波传播的一些基本特性.并采用改进的帽盖模型,研究了多孔凝灰岩中地下爆炸震源函数的特性,着重分析了孔隙度对震源函数的稳态值、拐角频率以及过冲特性的影响.     

混凝土弹塑性硬化模型

通过对混凝土弹塑性硬化规则的描述指出目前诸多研究方法中仍存在不少问题，以经典塑性理论为基础，在应力空间上，将混凝土塑性硬化模型划分为弹全塑性断裂模型和弹塑性硬化断裂模型两种类型，分别在相应的基本假定条件下，给出了混凝土弹塑性硬化模型的一般表达式，从而进一步探索了弹塑性耦合问题。     

三维弹塑性分析的弹性试验模型

本文以弹塑性力学的模型理论和塑性力学形变理论为基础,提出一个三维弹塑性分析的弹性试验模型。以已知的三维弹性应力状态为原始数据,用本文所介绍的模型,可以将之转换为对应的弹塑性解答。     

局部接触变形模型对简支梁多次弹塑性撞击模拟结果的比较

针对钝圆柱头刚性质量水平撞击理想弹塑性简支梁问题,比较分析了3种典型的局部接触变形模型,即弹塑性剪切变形(EPS)模型、Johnson钝楔压入(BI)模型和单轴压缩(UC)模型对可能出现的多次弹塑性撞击现象的模拟结果的影响.通过引入多次撞击和分离条件,将3种模型加以推广,并结合有限差分法,提出了求解多次弹塑性撞击问题的方法.通过对算例的比较可知,3种模型均可推广用于多次弹塑性撞击现象的模拟,它们对撞击力的模拟结果有差别,对撞击区的开始和结束时间等多次弹塑性撞击的分布特征的模拟结果则完全一致,对梁中端位移、刚性质量速度和梁上的应力等弹塑性撞击动力响应的模拟结果也完全一致.     

钢框架连续倒塌分析中全焊接刚性节点的组件模型

为准确反映全焊接刚性节点在钢框架结构倒塌过程中的受力状态,对其在结构大变形情况下的受力机理和分析模型进行了研究.基于对全焊接刚性节点试验的准确模拟,研究了节点在弹塑性状态下的受力机理和变形特点,并对传统的节点组件模型进行了改进;分别对采用不同节点模型的钢框架子结构进行静力和动力非线性分析,研究不同节点模型对钢框架结构抗连续倒塌性能的影响.结果表明:全焊接刚性节点在弹塑性阶段以节点域的剪切变形为主;悬链线效应引起的梁内轴拉力不仅削弱节点的承载力,还降低节点的延性;改进节点组件模型能够较准确地反映钢框架结构在连续倒塌静力和动力分析时节点的弹塑性受力状态.     

爆炸荷载作用下钢纤维混凝土梁的动力响应分析

在混凝土、钢纤维混凝土已有动力实验资料的基础上，以材料动力强度提高系数与应变速率的关系为主要依据，建立了材料的一维粘弹塑性动力本构模型并用chen-chen模型将其推广为二维动力本构模型。运用改进了的chen-chen模型对钢纤维混凝土简支梁进行了非线性动力响应分析，所得结果与实验结果吻合良好。     

上海软土的非共轴修正的弹塑性模型

根据上海粘性土在π平面上屈服函烽的轨迹,将小应变的弹塑性本构方程推广为有限应变弹塑性模型,在此基础上叠加非共轴项,提出上海软土的非轴修正的弹塑性模型。     

板料成形有限应变弹塑性有限元分析

本文依据Kirchhoff薄壳理论与J2塑性流动理论,提出了分析轴对称刚性冲头胀形成形的大变形弹塑性拉格朗日有限元分析的数学模型.文中采用改进的直接增量法,在Honeywell DPS 8/52计算机上成功地模拟了金属薄板的半球面刚性冲头的胀形成形过程.文中还运用网格技术进行了实验验证.     

土体热力学模型的改进及三轴试验有限元分析

基于土体本构模拟的热力学方法,分析了Collins土体热力学本构模型,针对其硬化定律的不足,引入统一硬化参量进行改进,将其扩展为能反映砂土和黏土变形特性的统一热力学模型.运用建立三维临界状态模型的方法将改进模型三维化,并针对常规三轴实验试样的轴对称变形特点,编制了改进前、后的土体热力学模型的有限元程序.对上海粉细砂常规三轴实验的有限元模拟分析表明模拟与试验变形一致,初步验证了模型的合理性和有效性.     

基于损伤理论的单层厚壁圆筒自增强弹塑性交界面半径Rc 的确定

在自增强技术中,确定最佳弹塑性界面半径是关键。在利用自增强理论设计计算超高压容器时,最佳自增强处理压力、最佳弹塑性界面半径是主要的参数。笔者分别采用理想弹塑性模型和损伤模型对三种不同规格的厚壁圆筒进行了计算,并与同参数的理想弹塑性模型和实际测得的弹塑性交界面半径值进行了对比,从而说明本论文给出的的基于损失的厚壁圆筒弹塑性交界面半径计算思路是正确的,为将来准确预测和控制自增强容器残余应力,提供了理论依据。     

考虑弹塑性变形的结合面静摩擦系数分形模型

在传统的M-B接触模型的基础上,引入微凸体的弹塑性变形,建立了结合面静摩擦系数的分形模型.同时,建立了未考虑弹塑性变形的结合面静摩擦系数分形模型,并对两个模型进行仿真比较分析.结果表明:考虑弹塑性变形的结合面静摩擦系数大于未考虑弹塑性变形的结合面静摩擦系数;结合面静摩擦系数与法向载荷和材料特性参数呈正相关,而与分形尺度参数呈负相关;当1.1≤D≤1.5时,结合面静摩擦系数与分形维数呈正相关;当1.5≤D≤1.9时,结合面静摩擦系数与分形维数呈负相关.     

梁的弹塑性大挠度变形分析

采用理想弹塑性模型,基于Euler梁的几何非线性理论,建立了梁在机械载荷作用下的弹塑性大挠度变形问题的控制方程.包括轴线位移、横截面转角、内力等6个未知函数.该数学模型能够分析弹塑性材料梁在弹性阶段以及塑性区扩展阶段的变形.作为算例,应用打靶法数值求解了水平悬臂梁在自由端受竖向集中力作用下的弯曲问题,绘出了不同载荷参数下的弹性和弹塑性挠度曲线,分析了载荷参数和梁自由端挠度之间的关系.结果表明,打靶法是解决弹塑性梁大挠度变形问题的有效方法.     

冷矫直机矫直工艺参数数值模拟与试验

以11辊矫直机为研究对象,研究其理论设计方法。针对矫直机设计过程中难以预估矫直性能的问题,在设计阶段,引入弹塑性有限元法,建立11辊冷矫直机辊子三维有限元模型,对矫直机矫直过程进行数值仿真,获得了矫直过程中矫直力、应力、应变、弹塑比及各辊的压下量和矫直后板材每米不平度的关系,并进行样机压下量和每米不平度的现场测量。通过对比,有限元分析与试验结果一致性良好,验证了分析计算的准确性,为矫直机优化设计提供必要的参考依据。     

板条压力成型的回弹问题

本文采用理想弹塑性模型建立起梁的曲率和载荷之间的关系,分析了悬臂梁在端部受集中力作用的弹塑性弯曲及其回弹问题,得出轴力对减少回弹的定量关系,然后将其推广到板条的压力成型弯曲。     

煤矸石的动力特性试验研究

为了分析煤矸石用作高速公路路堤填料的技术可行性,采用固结不排水中型动三轴试验,对煤矸石的动强度、动应变、阻尼比及循环荷载下的动力特性等进行了试验研究.结果表明, 煤矸石的动应力-动应变曲线可用双曲线拟合,试验还获得了双曲线动力本构模型的具体形式及参数;根据循环荷载下轴向变形的累计特性,提出了改进的渐近屈服面弹塑性模型.该试验成果可用于煤矸石路堤的动强度、动变形及循环荷载下累计变形的计算.     

软土地基Biot固结损伤有限元分析程序的实现

论述了一软土地基损伤有限元分析程序的实现.该程序引入一个改进的土结构损伤模型描述土体结构的演化发展,并通过与太沙基一维固结问题的结果相比较来检验程序固结问题的功能,与单向压缩试验的结果相比较来检验程序分析弹塑性损伤问题的功能.检验发现有限元计算值与太沙基一维固结理论计算值、单向压缩试验值吻合较好.