施工期混凝土时间效应增量型数值分析

研究了长期加载后的混凝土梁柱加载至破坏的非线性数值模拟计算技术.基于混凝土徐变的应力-应变-时间耦合本构关系应用梯形积分公式建立了混凝土时效性能的增量型数值迭代模型及其算法;基于有限元法建立了非线性增量型数值迭代模型及其算法.采用该方法对偏心柱和简支粱进行数值计算,计算结果与试验值吻合较好,表明该算法可以满足混凝土构件收缩徐变的分析要求.     

云母石英片岩的试验蠕变特性研究

目的 研究黑河水库左坝肩软弱变质岩--云母石英片岩的蠕变特性.方法 通过三轴蠕变试验首先得到了云母石英片岩的蠕变曲线和应力应变等时曲线,然后对试验曲线进行分析得到云母石英片岩的蠕变特性和云母石英片岩的等时应力应变特性,最后拟合应力应变等时曲线,并分析时间和拟合公式中参数的关系,得出了蠕变经验公式.结果 得到了当轴向力垂直于片理方向加载时,云母石英片岩的蠕变特性、等时应力应变特性和蠕变经验公式为σ1-σ3=178e-0.0013tε1.22e-0.0005t1和σ1-σ3=58.70e-0.0071tε1.67e-0.0068t1.结论 所获得的经验公式为建立云母石英片岩的三轴流变模型提供了有益的参考.     

冻结兰州黄土单轴受压全过程应力应变曲线方程研究

冻土的力学特性一直是岩土工程界所关心的问题之一。冻土的力学参数是一个与加载路径和加载历史以及应力环境、温度、含水量等多方面因素有关的过程量,在不同的应力环境中表现出不同的力学特性。本文对冻结兰州黄土单轴受压的应力应变曲线进行了研究,给出了试验曲线族上升阶段和下降阶段的拟合曲线方程,并给出了方程参数与试验条件之间的相互关系。     

40CrNiMo合金钢应变疲劳性能的测定

本文试验测定了40CrNiMo 合金钢在正火状态下的应变寿命曲线和循环应力-应变曲线。通过回归分析得出了材料的6个应变疲劳参数,验证了该材料属于循环软化,但具有典型的 Massing 效应。实验证明,步增量法较单级法准确和简便。本文建议测取循环应力-应变曲线,应当采用步增量程序法取代单级法作为一种统一的试验方法。     

混凝土箱梁水化热温度徐变应变分析

针对桥梁设计中混凝土箱梁水化热温度应变难以精确分析的现象,基于预制梁场混凝土箱梁水化热温度应变现场试验,采用初应变增量有限元法建立混凝土箱梁水化热温度应变的弹性徐变理论隐式解法数值模型,分析实测水化热应变、温度徐变应变及温度弹性应变三者之间的差异,研究混凝土箱梁水化热温度应变受徐变影响的规律。研究结果表明:拆模后箱梁顶板、底板水化热温度应变均为压应变且算术平均值基本一致;混凝土箱梁顶板水化热温度应变变化速率略小于底板水化热温度应变变化速率;徐变对混凝土箱梁水化热温度应力应变影响非常大,实际应变仅约为温度弹性应变的一半,因此,早龄期混凝土结构温度弹性应力减半更符合实际情况;混凝土箱梁水化热温度应变实测数据略大于温度徐变应变计算值,说明本文数值模型可准确有效模拟箱梁水化热温度应变真实状态、有助于桥梁分析设计。     

考虑预应变与烘烤时效的流动应力模型

建立了考虑预应变和烘烤硬化影响的铝合金流动应力模型.对经历过不同大小、方向预应变和不同烘烤处理的A6111铝合金板料做了不同方向的单拉试验.对比各常用流动应力模型拟合效果后选取H-S模型.对试验和拟合数据进行归纳统计,并分析了各主要影响因素对H S模型中拟合参数的影响.此流动应力预测模型可帮助提高汽车碰撞仿真的准确性.     

数字图像相关的不锈钢真实应力应变关系测量

工程上广泛应用的名义应力应变曲线,在材料发生大变形时,由于应力和应变不再沿着试件均匀分布,因而不能真实反映材料在塑性阶段的本构关系。在不锈钢标准板的拉伸试验中连续采集试件散斑表面的数字图像,采用数字图像相关技术对序列数字图像进行相关运算以获得其每个变形状态下的变形场,得到了整个拉伸过程中试件的变形形态。以光学虚拟引伸计的方法分别测量横向和竖向的实时应变数据,结合体积不变理论计算得到真实应力应变曲线。采用Johnson-Cook材料模型对真实应力应变曲线进行拟合,得到了塑性本构关系;最后根据以上实验结果和真实应力应变曲线获取了材料的力学特性参数。实验结果表明了基于数字图像相关方法对不锈钢真实应力应变关系测量的有效性和可靠性,对实验结果的真实应力应变曲线后处理,获得不锈钢材料的弹性模量为169 GPa,屈服强度为236.8 MPa,并获得了Johnson-Cook简化模型的所有三个参数A、B和n的数值。     

土压缩指标的率相关特性试验研究——以兰州黄土为例

黄土是一种特殊的率相关岩土材料,其压缩指标(如弹、塑性压缩系数和前期固结压力等)对加载速率的响应极为敏感.本文以兰州黄土为研究对象,开展了不同干密度和应力加载速率条件下的K_0加载试验.在此基础上基于不同压力条件下应变随时间的时程曲线分析了不同应变速率条件下的应力应变发展规律.结果显示,不同应变速率条件下兰州黄土进入塑性阶段的应力应变曲线为一系列平行线,且这些平行线的位置随着应变速率的增大而升高.对于应变速率相差一个数量级的平行线,其间距为常数.其物理意义为恒定荷载条件下应变与时间对数曲线的斜率.进一步分析表明,使用每级荷载作用下的最终应变得到的应力应变曲线与不同应变速率条件下的曲线大致平行,因而弹、塑性压缩系数以及前期固结压力可以通过最终应力应变曲线获取.其中,弹性压缩系数和前期固结压力与应力加载速率负相关,而塑性压缩系数和恒载应变速率参数受应力加载速率影响较弱.所以,在黄土场地动力学稳定性分析中,应充分考虑应力加载速率的影响,提高稳定性计算的准确性.     

岩土工程应力、应变增量方向一致性问题研究

岩土工程研究的重要对象岩土具有非连续、非均质、各向异性的特点,所以在对岩土工程的分析中,应力、应变的关系始终是一个重要问题。传统分析方法简单的认为塑性应变增量方向唯一的取决于应力状态,而与应力增量无关。文本拟通过理论推导来证明在实际岩土工程中应力和应变增量方向存在着不一致性,并试着对未来应力、应变增量方向的研究方法进行了展望。     

不同缺口尺寸试样在不同加载速率下缺口前的应力应变分布

用动态有限元法计算了两种不同缺口尺寸的16MnR钢试样(3V,3I),在-110℃和v=1～500mm/min时的不同加载速率下三点弯曲(3PB)时的试样缺口根部应力、应变及应变率的分布.研究结果表明,3PB加载时加载速率对缺口前应力、应变和应变率影响的总体规律与四点弯曲(4PB)加载时相同;3PB加载下直缺口试样(3I)的整体屈服载荷及缺口前的应力、应变和应变率值比V缺口试样(3V)大;3I与3V缺口前的峰值正应力σyymax之差随加载速率v和外加载荷P/Pgy的增加而增大,表明尖锐缺口试样(3I)的应力提高对加载速率和外加载荷更敏感.     

恒温下结构钢的应力-应变关系

为确定合理的高温中钢材应力-应变关系模型,在已有恒温加载试验研究的基础上,通过对高温中弹性模量、屈服强度、极限强度、硬化应变和极限应变等实测数据的拟合分析,提出高温中钢材的应力-应变关系模型.与ASCE和EC3中钢材的应力-应变关系模型相比,该模型的计算曲线与实测曲线吻合度更好.     

波形钢腹板组合梁体外预应力极限应力模型试验及建议公式

为研究波形钢腹板组合梁体外预应力极限应力增量的影响因素和计算方法,开展了体外预应力波形钢腹板组合梁的抗弯承载力试验,建立了非线性数值模型,分析了各参数对体外预应力极限应力增量的影响规律.基于Pannell模型和参数拟合分析,提出了适用于波形钢腹板组合梁体外预应力极限应力的建议公式,并与已有试验结果进行对比验证.结果表明:波形钢腹板组合梁具有良好的延性;体外预应力筋应力增量随混凝土强度的增加而线性增加,随受拉区普通钢筋面积和强度、体外预应力筋初始有效应力及跨高比的增加而线性减小;跨中加载与三分点加载方式下极限应力增量的比值为0. 87;等效塑性铰长度和中性轴高度比值的均值为17. 74.     

超弹性NiTi丝的力学性能

研究了常温下循环加载次数、应变幅值、加载速率等对NiTi形状记忆合金丝相变应力、单圈耗能、变形模量、等效阻尼比及残余应变等力学性能参数的影响规律.结果表明:在一定加载速率下,随着循环次数的增加,正、逆向相变应力均有降低,正向相变应力降低的幅度更大,正向相变应力在20个循环后趋于稳定,逆向相变应力在5个循环后趋于稳定;单圈耗能随循环次数的增加而减小,从第1圈到第30圈,能耗减幅达33%;残余应变随循环次数的增加而增大,第30圈时达饱和值0.4%;等效阻尼比随应变幅值的增加呈先增大后减小的趋势,幅值7%时达最大值,卸载模量随应变幅值增大而减小;加载速率影响材料的相变应力及耗能,相变应力随加载速率增加而增加,材料的耗能能力随加载速率增加而降低,但降低幅度不大.     

胶凝原油初始应力递增过程的力学模型

考虑胶凝原油具有蠕变与松弛特性,将Maxwell线性黏弹性体与幂律流体元件进行并联,得到机械比拟模型。在幂律流体元件应力项中引入与应变相关的损伤因子,Maxwell黏弹性体剪切应力项中引入完整性因子,得到胶凝原油初始应力递增阶段的描述公式。分别对大庆原油、南阳原油进行恒剪切速率试验测试,利用模型公式拟合初始应力递增阶段的试验数据,计算胶凝原油应力松弛过程。结果表明:拟合效果良好,模型参数不随剪切测试条件改变,能够反映胶凝原油的物性特征。该模型可以表述胶凝原油的松弛特性;应变幅值越大,结构损伤越明显,对应的剪切模量数值越小,符合胶凝原油的真实流变特性。     

1215钢动态应力-应变行为

系统研究了1215钢的热变形行为,分析了应变、应变速度和温度对钢的流变应力的影响规律.通过热模拟实验,研究分析了不同的应变速率和应变温度条件下1215钢的应力-应变曲线.以实验数据为基础,以Johnson-Cook本构模型为依据,讨论了拟合分析Johnson-Cook方程参数的方法.通过实验数据的拟合分析,得到了表达1215钢流变应力随应变、应变速度和形变温度的数学方程,为研究1215钢的动态应力-应变行为提供了基础.研究工作表明,理论计算与实验数据得到了较好的吻合.     

超塑性薄壁圆筒拉扭作用下应力分析

超塑性材料具有延伸率非常高,可以形成复杂结构件等优点,已得到广泛应用．用塑性增量理论研究了超塑性材料薄壁圆筒受拉扭作用下的应力和应变率之间的关系．导出拉扭问题中,拉应力与切应力之比,等于它们相应的应变率比值K的3倍．讨论了在拉扭等比例应变率加载情况下,正应力和切应力的变化规律;讨论了当应变率相同的情况下,拉扭正应力与单向拉伸正应力之比,拉扭切应力与纯扭转切应力之比的变化规律．计算结果表明：应变率s：越大,以应力值越大．随着应变速率敏感性指数m的增加,az应力值减小,较大的m值使应力σz变化趋缓,较大的应变率εz使σz应力值变化较大;     

船体结构中受压矩形板计及残余应力影响的平均应力-平均应变曲线

在用简化方法计算船体的总纵极限弯矩时需要掌握四周支承在骨架上的矩形板包括后屈曲及后崩溃阶段非线性性能在内的完整的平均应力－平均应变关系,采用Ｇｏｒｄｏ和Ｇｕｅｄｅｓ Ｓｏａｒｅｓ提出的利用经验公式的方法导出了受压矩形板的平均应力－平均应变关系,着重讨论了焊接残余应力的影响,在分析板受压时各阶段板内应力分布的基础上,根据静力平衡条件提出了一个生成计及残余应力影响的平均应力－平均应变曲线的近似方法。     

关于弹塑性应力应变集中关系的探讨

本文分析了Neuber关系的推导过程,描出Neuber关系,即使对Ⅲ型加载问题也不是解析解。本文根据弹塑性断裂力学理论,对幂强化材料,导出了Ⅲ型加载裂纹问题弹塑性应力应变集中关系。同时分折了Ⅰ型缺口弹塑性应力应变集中关系。     

加载速率对缺口前应力、应变分布的影响

用动态有限元法,计算了一种低合金钢在不同加载速率下四点弯曲缺口试样缺口根部应力、应变和应变率的分布.结果表明:缺口前各点的应变率和试样整体屈服载荷Pgy随加载速率的增加而增加;在相同的P/Pgy下,缺口前各点的正应力随加载速率的增加而增加,而应变基本不变.加载速率对缺口前应力、应变分布的影响是由于其引起了缺口前应变率的变化,从而使材料力学性能发生变化所引起的.     

大体积混凝土温度应力松弛系数的优化确定

分析了影响混凝土徐变的诸因素,提出估算大体积混凝土徐变度的数学模型;根据国内徐变试验资料,用优化方法确定了公式参数.在此基础上按弹性徐变理论推求出混凝土的应力松弛系数,编制成便于实用的计算表格.算例表明,本文提出的估算方法,在总体上均优于其他公式,可满足工程设计的实用要求.