基于结构性参数的土本构模型研究

在结构性的作用下,结构性土的力学特性与重塑土相比存在显著区别.基于结构性土的变形特性,引入结构性土的本征压缩曲线,提出了表征土体结构性的结构性因子,通过该参量推导了结构性土的体变方程,并给出了结构性因子的发展准则,结合修正剑桥模型建立了结构性土的本构模型.该模型与原修正剑桥模型相比,增加了3个参数.最后通过两种结构性土的试验数据对所提模型进行了验证,证明了所提模型的合理性.     

芒硝力学特性及其本构模型

为了解芒硝的力学特性,在MTS815岩石伺服试验机上对其进行了力学试验,包括单轴压缩试验和等围压三轴压缩试验,并对其强度和变形特征进行了分析。分析表明,芒硝在单轴压缩下表现应变软化特性,且强度很低,属于软岩的范畴;当围压在5 MPa以上时,芒硝表现明显的应变硬化特征。根据芒硝变形特性,提出了以岩石塑性应变作为微元统计分布变量,同时引入一个能够反映岩石破坏部分承载力的比例系数,建立了能够反映岩石应变硬化特征的损伤统计本构模型,并用试验资料对其进行了验证。结果表明,该模型能够较好地反映芒硝岩样的破坏全过程,且在单轴压缩下,芒硝微元破坏部分承受的力很小,可以忽略;而在高围压作用下,微元破坏部分承受的力比较大,不能忽略。     

基于综合结构势的黄土结构性非线性本构模型研究

非线性本构模型由于其原理简单,计算方便,所以是当前工程界普遍采用的本构模型之一;但是当其应用到黄土区域工程计算时,由于结构性的存在,使得采用非饱和本构模型模拟出的结果与实际存在一定的差距。为了解决上述存在的问题,以黄土为研究对象,基于综合结构势的思想,首先分析了三轴压缩应力作用下的黄土的结构性宏观应力应变特性及其综合结构势的变化规律;进一步将综合结构势引入引入现有的非线性本构模型,建立了考虑结构性的黄土的非线性本构模型;最后通过与试验数据的对比分析,验证了该模型的合理性及预测结果的准确性。     

湿陷性黄土的增湿结构性非线性本构模型

本文通过对西安青龙寺Q3黄土在不同含水率和固结围压时常规三轴剪切试验结果的分析,建立了能够反映增湿和加荷藕合以及剪切变形过程中结构性变化的非线性本构模型。     

简析混凝土本构关系模型

建筑工程中最常用的材料是混凝土,本文对其本构关系模型的研究现状作了简要的介绍和评述,并对其今后的发展趋势阐述了一些自己的看法.     

形状记忆聚合物的宏观力学本构模型

建立有效描述形状记忆聚合物（Shape Memory Polymer,SMP）的热力学行为、且便于工程应用的宏观力学本构模型具有理论和工程意义.在前期研究的基础上,应用固体力学和热黏弹性理论建立了描述复杂应力状态下SMP在实现形状记忆效应热力学过程中,即在高温变形过程、应力冻结过程、低温卸载过程和形状恢复过程中热力学行为的宏观力学三维本构方程.利用DMA实验结果,建立了描述SMP在玻璃体转化过程中,材料参数和温度间关系的材料参数方程.应用所建立的力学本构方程和材料参数方程,数值模拟了SMP的高温变形过程、应力冻结过程、低温卸载过程和形状恢复过程,并分析了加载率和温度变化率对SMP热力学行为的影响.数值模拟结果和与现存SMP力学本构方程和材料参数方程的对比表明,本文建立的由力学本构方程和材料参数方程构成的SMP宏观力学三维本构模型,能有效地描述SMP的热力学行为,可为SMP的工程应用提供理论基础.     

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。     

考虑摩擦的剪切损伤本构关系的力学分析

脆性和准脆性材料在外部载荷作用下,通常会表现出复杂的应力应变关系。其中,受压剪作用的裂纹是否摩擦滑动,对材料的剪切本构关系会产生很大的影响。之前在一些文献中提出过这种考虑裂纹摩擦效应的损伤本构模型,但只是理论假设,并没有进行过严格的证明。可以考虑一个受压剪作用的单元体,其中心含一条微裂纹,利用弹性力学理论中的复变函数方法可以给出单元体边界及裂纹所在平面处的位移场,通过某种平均化的方法,可得到单元体基体平均剪应变的一种形式,而这种形式与单元体边界及裂纹的几何尺寸有关,进一步可定义与这些几何尺寸相关的剪切损伤变量,将基体平均剪应变代入到弹性剪切本构关系中,可得到考虑摩擦效应的脆性和准脆性材料弹性剪切损伤本构关系。这种方法利用了现有的弹性力学理论,所以得到的结论是可靠的。     

强冲击载荷下氧化铝陶瓷的力学特性及本构模型

研究氧化铝陶瓷在强冲击加载下的力学响应和动态本构模型. 利用一级轻气炮对陶瓷靶板进行冲击加载,测量得到靶板内的应力-时间曲线,并分析得到氧化铝陶瓷的动力学特性. 结合陶瓷材料破坏特性分析,从脆性材料内翼型裂纹的产生和扩展机理出发,建立了微裂纹损伤本构模型,其中损伤参数通过微裂纹尺寸和微裂纹数2个变量进行描述. 实验与计算结果表明,该模型较好地描述了强冲击载荷下氧化铝陶瓷的力学行为.     

高温下混凝土硬化模型研究

高温下混凝土的塑性和粘塑性应变分析是有关水工结构的设计基础本构关系用于表示材料应力和应变之间的联系 ,其中混凝土的硬化模型研究占有重要地位 在硬化模型研究中的难点之一是 ,关键材料参数须由双轴拉压试验方法确定 ,对设备的要求较高 ,工作量大 笔者通过分析材料单元在多轴应力状态和单轴应力状态下变形的内在联系 ,得到了一种由单轴压缩试验确定关键硬化材料参数的简便方法 ,改进了高温下的混凝土本构关系 ,使得进行更为可靠的结构设计成为可能     

平面应力状态下混凝土的本构模型

在混凝土的非线性有限元分析中,需要模拟混凝土的应力-应变关系,根据混凝土单轴受压典型曲线特征,采用Hermite插值给出了混凝土单轴受压条件下具有明显几何意义的σ-ε关系,以给定的混凝土强度准则为基础,给出了混凝土平面应力状态下的增量本构关系,利用特征屈服半径的概念将初始屈服面、后续屈服面以及破坏面表达为一个统一的形式;特征屈服半径的概念将平面应力状态下混凝土的本构关系与单轴受压状态统一起来,使问题的处理一体化,计算结果与试验结果的比较,验证了本构模型的可靠性。     

基于广义塑性力学的Cam-clay模型的改进

针对Cam-clay模型计算中存在没有充分考虑剪切变形的缺点,首先采用理论分析的手段,指出产生此现象的原因,同时提出由剪应力和体应力引起的应变分量分别采用不同的分配比例系数的思想。在此基础上采用南京水利科学院的剪切试验对Cam-clay模型进行改进,给出了基于不同分配比例系数的、改进后的Cam-clay模型的应力与应变关系的计算式,最终得到改进了的Cam-clay模型含有4个独立的试验参数。通过算例对改进后的模型与Cam-clay模型进行比较,揭示了改进后的模型能够有效地考虑剪切变形。     

非线性粘弹性材料的一个瞬时弹性本构关系

运用非线性粘弹性本构理论中的弹性回复对应原理,得到了一个简单的适用于非线性粘弹性材料的瞬时弹性本构关系.结合实例分析, 验证了由该瞬时弹性本构所表征的非线性粘弹性本构关系能对非线性粘弹性材料的力学行为进行合理描述的结论.     

铁电材料非线性力电耦合特性的模拟计算

铁电材料具有独特的内部结构 ,在外加力、电场的作用下 ,由于电畴的反转而表现出非线性滞回特性。基于单晶的本构行为 ,发展了针对铁电陶瓷性能的计算方法 ,计及了四方结构铁电多晶材料中晶粒与基体间相互的能量作用 ,考虑了 90°及 180°反转的不同能量限值 ,计算结果表明该模型能较好地描述铁电材料的非线性行为。     

沥青混合料非线性粘弹性本构关系研究

为进一步研究沥青混合料非线性粘弹性关系,采用简单性能试验机(SPT)在不同温度(5、25、45℃)和荷载作用频率(0.5、1、5、10、25 Hz)下的测定沥青混合料动态模量和相位角.通过对比Burgers模型与建立的分数导数模型对试验结果的拟合,表明分数导数模型较以往的模型能够较好地拟合试验曲线,拟合参数具有实际物理意义,能够用于描述沥青混合料的动态粘弹性性能.     

聚对苯二甲酸丁二醇酯的粘塑性本构关系

根据实验结果讨论了聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的粘塑性本构关系,应用粘塑性势理论导出其过应力理论的粘塑性本构方程,其本构关系中的材料参数是应变率的函数。     

冻融循环和氯盐侵蚀作用下钢筋与混凝土的粘结性能

为了研究冻融循环和氯盐侵蚀两种因素对钢筋与混凝土粘结性能的影响,本文设计了光圆钢筋和螺纹钢筋两种钢筋混凝土试件,对其在三种不同冻融次数（15次、25次、50次）和三种不同浓度（3.5%、7%、10%）氯盐溶液条件下进行试验,探讨钢筋混凝土试件试验后的粘结性能退化规律。结果表明：光圆钢筋试件表现为拔出破坏,螺纹钢筋试件表现为劈裂破坏,当冻融循环次数较少时,钢筋与混凝土之间的粘结性能随着氯盐侵蚀程度的增加略有提高,当冻融循环次数大于等于25次时,粘结性能随氯盐浓度的增加而变差,冻融破坏程度不同,钢筋与混凝土粘结性能随氯盐浓度大小变化的敏感程度不同。最后根据试验结果拟合出冻融氯盐侵蚀后试件的粘结强度—滑移本构关系。     

钢板件考虑损伤的滞回性能分析

在结构钢弹塑性各向异性损伤本构模型的基础上,采用U.L格式的壳体大挠度双重非线性有限元分析方法,对四边简支板件进行面内拉压循环荷载作用下的滞回性能分析,结合GBJ17－88塑性设计中对箱型截面翼缘宽厚比限值的规定,提出新的建议。