热力学超固结黏土本构模型及其参数确定方法

基于临界状态土力学和广义热力学理论,通过假设屈服面和Hvorslev面相切,推导出传统热力学水滴形参数的表达式,构建了超固结黏土本构模型,解决了传统土体本构模型对超固结软黏土峰值强度计算过大的问题.该模型仅比修正剑桥模型多1个参数,即Hovrslev线斜率,该参数易于通过常规土工单元体试验确定.应用Fujinomori黏土和上海软土的三轴压缩试验结果对模型进行验证,结果表明该超固结黏土本构模型能较好地反映超固结黏土的应变软化和剪胀特性.     

一种新型超固结土三维本构模型

本文在Nakai等基于应力张量tij和修正剑桥模型的基础上建立的能够描述中主应力影响且适用于描述正常固结土强度和变形规律的三维本构模型的基础上,通过引入能够描述土体密实度的状态变量ρ提出了适用于描述超固结土强度和变形规律的新型超固结土三维本构模型。通过对粉质黏土和砂土的三轴排水压缩及三轴排水拉伸试验的结果与应用提出的新型超固结土三维本构模型进行模拟计算结果进行对比,验证了提出的超固结土三维本构模型的可行性。     

基于热力学方法的甲烷水合物沉积物本构模型

甲烷水合物沉积物的力学特性研究尚处于起步阶段,较系统的试验数据仍然不够充分,能够描述甲烷水合物沉积物力学特性的本构模型也不多.基于热力学原理和临界状态的概念的本构模型,可以自动满足热力学定律,其流动法则和屈服函数都可以很自然地从耗散函数中导出.首先介绍了基于热力学方法的甲烷水合物沉积物本构模型,并利用已有的甲烷水合物沉积物的三轴试验数据对模型进行了验证,进一步地应用该模型分析应力间距比对甲烷水合物沉积物力学特性的影响,强调应力间距比和屈服面形状在模型构造中的重要性.模型参数分析表明,应力间距比对甲烷水合物沉积物排水和不排水应力-应变关系、有效应力路径以及剪胀关系都有明显的影响.     

形状记忆合金本构模型的热力学框架

基于形状记忆合金(SMAs)在相交过程中的热力学势和能量耗散来建立形状记忆合金的本构模型框架，通过采用不同独立变量(应力、应变、温度和熵)的组合来选择不同的能量函数(内能、Helmhohz自由能、Gibbs自由能和焓)，用内状态变量考虑相交过程中的能量耗散，则SMAs的本构模型完全可以由热力学势及能量耗散函数来建立，实例表明其可行性.     

超固结饱和粘土的内时本构模型

本文根据连续介质力学原理,探讨了内时理论在超固结粘土本构分析中的应用。给出了(1)具有应变硬化-软化特性的偏斜响应的封闭解;(2)包含负孔隙压力现象的孔隙压力封闭解。根据已有的试验资料所作的验证,证实了上述解答的合理性。     

土体热力学本构模型的分析与验证

分析介绍了Collins提出的土体热力学模型.该模型不仅结构简单,满足热力学原理,且通过参数的不同取值,可得到包括修正剑桥模型在内的不同屈服面的形式,具有较大的适应性和灵活性.基于微细观力学原理,深入分析了模型参数的物理意义,并导出了模型的应力应变关系.编制了该模型的点积分程序,选用具有强减缩特性的淤泥质软黏土的偏压固结不排水三轴试验结果,通过对试验结果的模拟,验证了模型的适应性与有效性.     

超弹性形状记忆合金简化多维本构模型

建立简单有效的多维本构模型是形状记忆合金(SMA)工程应用的关键问题之一.在NiTi形状记忆合金丝拉伸实验的基础上,根据Brison模型的相变动力学方程,得出了相变应力与加载条件的关系. 借助线性化方法,建立了SMA超弹性简化一维本构模型;基于塑性理论,将马氏体体积分数作为状态变量之一,推导了SMA超弹性简化多维本构模型,应用该模型对超弹性SMA进行了数值模拟,并与实验结果进行了比较.分析结果表明:理论模型曲线与实验曲线接近,理论模型能够较为准确地模拟形状记忆合金的屈服机制和耗能能力.该本构模型可以用于模拟复杂荷载条件下的SMA超弹性特性.     

基于热力学的混凝土塑性和粘塑性本构模型研究

建立了具有实用意义的基于热力学能量耗散函数的混凝土率无关和率相关塑性模型.基于热力学原理,构造了混凝土在主应力空间中的能量耗散函数,并根据此函数推导出了耗散应力空间和真实应力空间中的混凝土模型.推导过程中不需引入其他假定,所得模型能自动满足热力学定理.拟合参数后,计算了多种受力状态下混凝土试件和构件的静动态响应.计算结果符合试验结果,验证了模型的正确性和实用性.     

形状记忆合金的一种基于热力学定律的本构模型

在Tanaka本构理论、Liang-Rogers本构理论以及Brinson本构理论的基础上,应用热力学定律,结合差示扫描量热仪(DSC)的实验数据,经理论推导给出了一种描述形状记忆合金相变过程中应力、应变、温度以及马氏体体积分数相互耦合的唯像本构模型,并在形状记忆合金的几种典型的物理状态下和经典的理论模型进行了对比性研究.结果表明,所提出的基于热力学定律的本构模型和经典的Liang-Rogers理论保持了较好的一致性.     

土的应力短时型非线性本构模型

提出了一种新的、适用于正常固结土在静荷作用下的应力矢量型非线性本构模型、该模型不仅能够同时考虑应力的大小和方向变化对变形的作用效应,而且能够很好地描述土的非线笥、硬化性、剪胀剪缩性、非共轴性以及变形与应力路径的相关性等多种主要变形特性。     

单轴压缩下粗砂岩热损伤统计本构模型

基于岩石的强度随机统计分布的特点及应变强度理论,应用损伤力学的相关知识,考虑微原体破坏及弹性模量与温度间的非线性关系,建立了单轴压缩条件下粗砂岩温度热损伤后统计本构模型。然后采用伺服试验机对经历了高温烘烤冷却后的粗砂岩试件进行了单轴压缩试验,并根据试验结果对粗砂岩力学参数与温度间的关系进行了讨论,给出了考虑温度热损伤的统计本构模型参数。通过与单轴压缩实验结果相对比,显示了所建模型的合理性。     

多孔介质的细观损伤本构模型

对于多孔介质损伤本构关系进行深入的研究 .介绍了多孔介质损伤本构关系与细观结构连接的原则和方法 ,提出了一个多孔介质非线性弹性损伤本构模型 .其次 ,在 Gurson理论已有工作的基础上 ,推出了一个规则多孔介质基体服从Drucker- Prager屈服准则的近似屈服面方程 ,进而得到了相关联的弹塑本构模型 .最后 ,以裂纹密度为细观损伤变量 ,修正裂纹密度细观损伤对屈服面中偏平面上 J2 的影响 ,推出了地基土弹塑性细观损伤本构模型 .图 1,参 1     

岩石力学本构模型的研究现状及其进展

在讨论岩石力学本构模型的发展理论基础上，重点分析了各类模型的发展情况和存在的缺陷及损伤力学在岩石力学理论中的作用，最后指出了岩石力学本构模型的发展趋势。     

粘接界面本构模型研究进展

粘接界面本构模型的主要特点是不像经典断裂力学根据材料弹性或塑性分析得到宏观的断裂标准来判断是否开裂和扩展。在界面本构模型中,材料的强度和韧度、裂纹的形成和扩展都由界面的本构关系所决定。介绍了目前主要的5个界面模型,给出这些模型的特点和界面开裂时的拉力与位移关系。     

岩石的卸荷劣化及其本构模型研究

卸荷条件下,岩石的变形参数产生劣化效应,弹性模量E在卸荷较小时变化较小,随着卸荷量的增加其快速减小;而泊松比μ则随着卸荷量的增加而变大.岩石的破坏阶段,变形参数与其应力跌落量有关:E随着应力跌落量的增加而减小;并呈线性关系.根据岩石变形参数的变化规律,将卸荷条件下岩石的损伤本构模型分为三段:一般加载段、卸荷段、应力跌落段.结合试验证明修正的统计损伤本构模型较为符合实际.     

单轴压缩下石灰岩损伤统计本构模型与试验研究

基于岩石应变强度理论和岩石强度的Weibull分布假设,引出能合理描述岩石微元强度的参量,采用损伤力学理论,建立了能够反映残余强度的单轴压缩下岩石损伤统计本构理论模型．并利用伺服控制试验系统(RMT-150B)对石灰岩进行了单轴压缩试验,得到合理的石灰岩损伤统计本构关系,并验证了理论模型。     

天然结构性软粘土应力历史的确定

土的天然结构性软粘土是一种具有较强结构性的土，通过传统的求取土先期固结压力的方法，是无法获得其真正先期固结压力的．所以为求得土真正先期固结压力，采用了重塑土样，用还原法确定出土在没有结构强度影响下的压缩曲线，并求得相应的先期固结压力．同时定性分析了杭州天然结构性软粘土的应力历史，与定量计算结果进行了比较，两者所得结果是一致的．由此为求取具有较强结构性的土的先期固结压力提供了一种新的思路和方法。     

损伤材料的热塑性本构关系及对柱壳破裂问题的应用

从应变等价原理和线性温升软化近似出发,得到了有关的材料参数的表达式．通过本构关系的内变量理论导出了一个含损伤和温度软化效应的增量型塑性本构方程．然后将所得到的本构方程应用于内部爆轰加载下钢管的破裂问题中,并给出了相应的计算流程．进行了具体的数值计算并分析了有关规律．计算结果和实验结果符合得比较好     

微波照射下花岗岩单轴压缩损伤本构模型

为深入研究微波照射花岗岩的损伤演化过程以及探讨微波照射过的花岗岩进行单轴压缩后花岗岩应力-应变关系,首先以微波照射花岗岩的损伤特性为基础,综合考虑花岗岩在微波照射以及荷载作用下受到的损伤,将Weibull分布与损伤力学结合,得到考虑多因素作用的花岗岩损伤演化方程。然后根据Lemaitre应力等效原理及Hook定律,推导出考虑微孔隙闭合的花岗岩损伤本构模型。最后,采用微波循环照射花岗岩试验和单轴压缩试验对模型进行验证。验证结果显示,本研究建立的本构模型与试验结果拟合的曲线能较好吻合,证明了模型的合理性及参数取值的正确性。为岩石微波损伤理论的研究以及微波辅助破岩提供思路。