土体动本构模型研究述评

回顾和总结了国内外关于土体动本构模型研究与应用的现状,着重对复杂荷载下动力弹塑性模型进行了较详细的介绍,并对各种模型的优缺点进行了比较和讨论,最后提出了土体动本构模型未来发展的一些方向和有待进一步研究的若干问题。     

西宁地区原状黄土三轴试验及数值模拟

在数值模拟中合理选取土的本构关系与模型参数,对模拟的合理性和可靠性十分重要。为研究西宁地区LNG储存罐基础原状黄土数值模拟中本构关系与模型参数选取的合理性,采用三轴试验与数值模拟相结合的方法,分别对Mohr-Coulomb、土体硬化及修正剑桥模型3种本构模型进行分析研究。结果表明:西宁地区原状黄土采用土体硬化双曲线本构模型与试验结果吻合程度较高,其模量随应变增大而减小的特征与原状黄土实际力学特征相似,土体硬化本构模型更加符合土体的实际力学特性。     

土体本构模型评述

从理论上和实际应用上评述了土体本构模型中的弹性本构模型、弹塑性本构模型及流变本构模型的建立、应用范围和局限性,认为：目前的土体本构模型,便于计算的,过于简化而不实用,而符合实际的,参数较难测定且复杂,难于推广;当前,还没有一种能全面、正确地表述任何加载条件下的各类土体本构特征的本构模型,有必要进一步发展准确实用的土体本构理论。     

基于FDV模型的土体中部分埋入端承摩擦桩的水平动力阻抗

利用Winkler弹簧-阻尼器来描述桩土之间的动力相互作用,得到了分数导数黏弹性(FDV)模型描述的土体的刚度系数和阻尼系数.利用传递矩阵法并考虑埋入部分和外露部分桩基的连续性条件,求解了基于FDV模型的土体中部分埋入端承摩擦桩的水平振动,得到了桩顶的水平动力阻抗.研究了分数导数的阶数、外露部分桩长和土体本构模型参数对桩水平振动的影响.研究表明:分数导数的阶数和本构模型参数对部分埋入桩的水平动刚度有一定的影响,而对其等效阻尼的影响很小;外露部分桩长对水平动力阻抗的影响较大.     

上部结构与地基基础共同作用下的土的本构模型综述

土的本构模型即表示土体在受力状态下的应力应变关系。自20世纪初以来,国内外学者对上部结构与地基基础共同作用下的土的本构模型进行了大量的研究,整理这些本构模型对工程实践及以后的研究有着重要的意义。文章基于以前的上部结构与地基基础共同作用下的土的本构模型的研究,简述了土的本构模型的发展,列出了几种应用广泛的土的本构模型。最后对土的本构模型的发展趋势作了展望。     

两种常用本构模型在基坑开挖数值模拟中的适用性

针对基坑分析中难以选择土体宏观本构模型的现状,通过数值模拟研究2种常用本构模型对基坑开挖问题的适用性。首先,基于双轴压缩试验,求解与离散元试样在力学特性上相匹配的M-C和D-P模型参数;其次,进行基坑开挖模拟,以离散元的应力、应变路径分析结果为参考,讨论2种本构模型在基坑分析中的特点及适用性。结果表明:M-C和D-P本构模型能够较好地反映开挖过程中土体的复杂应力发展,难以表征土体的变形发展;2种模型的基坑开挖分析结果相差不大。     

考虑小应变下刚度衰减特征的软土本构模型

针对上海软土统一本构模型不能模拟小应变情况下土体剪切模量的衰减特征问题,结合小应变下经典刚度理论对小应变范围内的上海软土统一本构模型进行改进,以使软土本构模型能够模拟土体在小应变下的刚度变化规律,并将模拟结果与上海浅层软土在小应变下的三轴剪切试验结果进行对比,以验证改进的软土本构模型的合理性.结果表明,改进的软土本构模型能够模拟小应变情况下土体较高的初始切变模量及其非线性衰减特征,并能够较好地表征自然黏土体的结构和超固结特性.     

沉桩挤土作用的有限元分析

进行了沉桩挤土效应的有限元计算，考虑到桩周土体由于桩桩贯入引起的挤土效应，选和了修正剑桥模型作为土体本构模型，通过相应的试验，拟合出挤土作用对土作用土体初始弹性模量影响的计算公式，确定了土体本构模型和其他相关的计算分析参数，对2个试验进行了分析计算，结果表明，考虑土体的塑性性质和桩体贯入过程的挤土效应对分析桩周土体的应力和变形是必要的。     

粗粒料颗粒破碎特性研究述评

从颗粒破碎的度量指标、影响因素、对土体强度特性的影响和本构模型4方面对粗粒料在高应力条件下的颗粒破碎特性研究进展进行评述,并就其中存在的问题进行探讨,指出今后的研究方向:分形理论在颗粒破碎度量中的应用;初始应力状态对颗粒破碎率的影响;土体结构性对颗粒破碎的影响;土体尺寸效应对颗粒破碎的影响;考虑微观力学机理的颗粒破碎本构模型。     

不同固结程度海洋软土动弹性模量试验研究

为研究固结程度对软土的动弹性模量的影响,对珠江海洋软土进行室内动三轴试验,并对试验结果进行拟合分析。试验结果表明:土体剪应变随着剪应力的增大而增大,随着频率和超固结比的增大而减小;采用Hardin双曲线模型对动剪应变-动剪应力曲线进行拟合,拟合度较高;动弹性模量随着频率和超固结比的增大而增大;通过对1/E_d-动应变幅值关系曲线进行分析,得出1/E_d关于频率和超固结比的动本构关系。     

城市产业规划的经济分析模型库设计

针对城市产业规划中经济分析模型的复杂化特点,从减少模型库冗余性的角度,提出5条模型库设计原则,区分部件模型与执行模型,以可执行文件为部件模型形式,以数据序列描述执行模型,通过代数式数据化和执行模型数据化,增强了关系数据库的知识表达能力,改善了模型的可读性,并给出了混合型模型库管理系统的逻辑设计.     

水循环综合模拟系统的降雨产流模型研究

重点阐述国内自主研发的水循环综合模拟系统(HIMS,hydro-infomatic modelling system)降雨产流模型的新发展。HIMS原有产流计算主要是基于降雨动态入渗机制的LCM模型,该产流模型是通过大量野外小流域观测试验提出的经验模型。为进一步揭示其物理机制,HIMS研究团队基于物理机制清晰的Green-Ampt模型,提出了新的GAF模型。从理论上通过GAF模型可以直接推导出LCM模型,以及SCS-CN模型,并证明了LCM模型是GAF模型的高精度幂指数近似,而SCSCN模型是GAF模型的倒数线性近似解简化;通过对GAF模型解析解的深入分析,提出了两参数SCS-CN修正模型,使之包含了雨强的影响。     

基于车道级基础路网的微观交通仿真数据建模与应用研究

从满足微观交通仿真需求角度分析了仿真数据模型建模的要点,建立了包括基础路网模型、信号控制方案描述模型和交通需求模型在内的微观交通仿真数据模型。信号控制方案描述模型中,信号灯分配通行时权,信号灯组描述交叉口的通行规则。交通需求模型由交通小区和OD矩阵组成,交通小区定义OD矩阵的起终点,OD矩阵定义路网上的出行量。以VISSIM为例,研究该模型与微观交通仿真模型要素之间的对应关系,提取数据转换生成VISSIM仿真模型,论证了其用于数据提取和交换的可行性。     

基于BIM技术的岩土工程信息模型数值计算功能实现方法

当前岩土工程信息模型更多地应用于可视化展示,一直没能深入到岩土工程的实际应用当中,很难直接进行岩土工程专业分析。究其主要原因,是缺乏将岩土建筑信息模型(building information modelling, BIM)转换成计算模型的渠道。通过数据转换,研究岩土工程模型计算功能实现方法,建立BIM模型与计算模型间的映射关系,来解决这一难题。考虑岩土BIM模型和有限元模型的特点,根据等效刚度法,研究计算驱动的岩土工程BIM模型的概化方法。针对岩土BIM模型的数值计算功能需求,聚焦计算网格剖分环节,基于开源TetGen程序,对BIM模型进行四面体剖分,发展面向数值计算的BIM模型网格剖分技术。进一步,建立四面体网格模型与计算模型的信息一一映射关系,实现BIM软件与岩土工程通用数值分析软件之间的数据转换和信息交换,打通了复杂岩土BIM模型向计算模型转换的关键环节。最后,通过两个工程实例验证所提出的岩土BIM模型计算功能实现方法的可行性与有效性。     

全球区域同化预报系统在台风移动与登陆预报中应用

全球区域同化预报系统为中国新一代数值天气预报模式.使用全球区域同化预报系统模式产品和常规观测资料,模拟预报了2005年4个登陆强台风,得到全球区域同化预报系统模式对于台风移动路径、登陆时间、地点、强度等方面的预报能力的初步评价,为应用全球区域同化预报系统模式进行台风天气预报和分析以及对于模式的进一步改进提供一些有意义的依据.结果显示,全球区域同化预报系统模式预报的台风路径24 h平均距离误差小于150 km,48 h平均距离误差小于200 km.模式预报台风强度偏弱,原因在于模式的初始场对台风强度的描述远低于实况,下一步需要改造模式初始场.     

A hybrid model of a subminiature helicopter in horizontal turn

A hybrid model of a subminiature helicopter in horizontal turn is presented. This model is based on a mechanism model and its compensated neural network （NN）. First, the nonlinear dynamics of a sub-miniature helicopter is established. Through the linearization of the nonlinear dynamics on a trim point, the linear time-invariant mechanism model in horizontal turn is obtained. Then a diagonal recursive neural network is used to compensate the model error between the mechanism model and the nonlinear model, thus the hybrid model of a subminiature helicopter in horizontal turn is achieved. Simulation results show that the hybrid model has higher accuracy than the mechanism model and the obtained compensated-NN has good generalization capability.     

基于等时距处理和IOWHA算子的路基沉降预测

为避免随机因素对单一预测模型影响,建立更符合软土路基沉降规律的模型和方法以提高预测模型的精度和可靠性,分别以原始沉降数据、经三次样条插值和经分段三次Hermite插值处理的数据为样本值建立Gompertz模型、Logistic模型和灰色Verhulst模型3种预测模型,将每种模型的3种情况的预测值同实测值进行对比分析,选出每种模型对样本处理的优势方法。以每种模型的优势方法为单一模型,建立基于IOWHA算子的组合模型,该组合模型按照每个时刻单一模型的预测精度的高低对最优权系数进行求解。研究结果表明:在沉降速率发生明显变化时刻的数据作为最后一组样本值进行预测时,Gompertz模型和Logistic模型以分段三次Hermite插值等时距处理的数据为样本值预测效果更好,灰色Verhulst模型以原始沉降数据为样本值预测结果精度更高。求解基于IOWHA算子的组合预测模型的赋权系数时,GA比使用MATLAB的非线性优化的工具箱的求解方法更为可靠,得到的组合模型预测精度更高。     

一个关于数字图像处理的变精度形态学模型

基于形态学的基本理论,通过包含度和集合间大包含度包含关系的定义,建立一种新的变精度形态学模型.该模型与经典形态学相比,在使用上具有更强的灵活性,且经典形态学只是该模型的一种特殊形式.最后通过实验仿真,将其用于图像去噪和边界提取,验证了该模型的灵活性,并且所得效果明显优于经典形态学算法.     

基于Labview的虚拟风场算法的研究

在风力发电模拟系统中,风场模拟是一个关键环节,虽然通常认为风场符合Weibull分布,但它并不能很好的反映实际风场;后来提出了四参数混合模型,该模型弥补了Weibull分布的缺点,但其参数的估计计算相当繁琐;针对实验室模拟风场,该文提出了一种计算简便的风速数学模型,该模型将自然风速分为基本风速、阵风、缓慢变化风速和噪声风速4部分组成,而每个部分计算较为简便,并通过LabVIEW语言实现了对风场的模拟,模拟结果较为理想。     

适用于光发射机设计的实用VCSEL小信号等效电路模型

提出了一个适用于发射机中驱动电路设计的具有较高计算效率、能准确反映不同频率时与驱动电路互作用的VCSEL等效电路模型．用曲线拟合的方法结合惠普网络分析仪测得的VCSEL反射参数S11，准确地得到了等效电路模型的各个参数值，并将此等效电路模型应用到设计驱动电路的模拟中，在标准EDAN；境SPICE中对驱动电路和模型进行了协同模拟，与过于简化的VCSEL模型进行了对比，通过设计驱动电路芯片证明了此模型的有效性。