岩土中的附加应力和实质应力

为分析岩土中的附加应力和实质应力,建立科学合理的强度准则和本构模型,根据土结构性形成的条件,给出适用于土的应力状态变量.在既有总应力和附加应力概念的基础上,给出了实质应力的概念.认为控制土强度和本构关系的应力变量不是所谓总应力和附加应力,而是实质应力.在此基础上,分析了三轴实验中的实质应力状态演变和基坑开挖过程中三种应力的变化过程,从而进一步印证了实质应力的合理性.     

工程材料本构模型辨识及参数反演新方法

概述了采矿、岩土、土木等工程材料本构模型辨识及物理力学参数的反 分析等研究;针对具体工程材料最佳本构模型的选择（模型辨识）及基物理力学参数确定问题,视工程对象（岩土体）为一复杂系统,施工中实测获得的工程对象随时间的响应（如载荷、变形位移等宏观信息数据）隐式地蕴含着工程材料的本构信息,即工程对象的应力－应变本构关系和模型的物理力学参数。作为系统识别模拟的理想工具,神经网络能够学习模拟到工程材料的本构关系,这样即工程对象体的本构模型和参数识别为一“黑箱”,给定某一应变向量就可得到期望的输出应力向量,而无需写出显式参数的数学表达式,此即基于神经网络的隐式材料本构模型－智能本构模型。     

风积沙散体材料的本构关系

为建立无粘性材料风积沙的本构关系,引入风积沙颗粒接触法向密度分布函数和形状修正系数,得到二维条件下颗粒体的平均应力和微观接触力之间的关系,其中微观接触力与接触位移和刚度张量有关.根据颗粒接触的配位数,计算出风积沙体中颗粒总数,进而得到各向异性和各向同性条件下风积沙的本构关系及相应的体积模量和杨氏模量.     

用模糊聚类分析法建立神经网络岩土本构模型

针对岩土类材料本构关系复杂的情况 ,采用BP网络建立了其本构模型 ,并从神经网络隐层的本质特征出发 ,对样本数据 (应力和应变信息 )采用模糊聚类分析法进行特征抽取 ,以确定隐层节点数目 .算例结果表明 ,该方法是可行的 ,并具有较直观的物理意义 ,可为样本的选取提供指导作用 .     

直剪试验中接触面渐进破坏的数值模拟

岩土工程中不同材料间的接触面力学性质是热点研究课题之一.为了研究不同接触面本构模型适用性,对室内接触面直剪试验进行有限元数值模拟,并采用刚塑性模型对接触面破坏过程进行了分析.数值模拟结果表明,计算与试验结果基本一致,不同本构模型计算结果相差不大;直剪试验剪切过程中,接触面上应力应变分布不均匀,导致接触面单元渐近破坏,使得接触面应力-相对位移关系呈非线性;刚塑性模型可以合理描述接触面本构关系,其模型参数较少且容易确定,可用于工程计算.     

应变速率对金属力学性能的影响

一、前言金属材料在动态塑性变形过程中的力学性能和本构方程的研究,是一个十分广泛和重要的课题。此研究主要是在快速加载下材料进入塑性状态以后,各点的运动及应力和应变关系的确定。快速加载情况下,金属材料塑性变形的机理非常复杂,影响的因素较多。许多研究表明,在快速加载情况下,金属进入塑性变形状态,比在缓慢加载(静态)时产生更高的应力,即     

基于应力应变曲线类型的邓肯张模型修正

邓肯张模型应用于钙质结核土三轴试验的分析时,发现部分应力应变曲线不能有效地被预测。文章基于本构模型所具有的特性,结合土的结构性及应力应变曲线的特性,分析本构方程参量的作用并引进能有效描述S型应力-应变曲线的参量(密实点D为切线弹性模量为最大值时对应的应力应变点)。通过推广邓肯张模型、建立和修正反正切模型,结合钙质结核土应力应变曲线类型,探究本构模型各自的实用性与适应范围。结果表明:应用于应变硬化的反正切修正模型与邓肯张修正模型,由于变量的增加,而使得对应力-应变曲线的拟合度有所增加;邓肯张修正模型适应于反映应变软化岩土的性质,但其表现岩土物理性质的形式随着参量增加而更加复杂;反正切修正模型能较为简单地体现S型应力应变曲线的性质,表达密实点D的位置。     

混和硬化Cam模型的本构方程

对修正Cam模型的基本概念进行了分析。根据修正Cam模型的基本理论和岩土类材料的本构描述系统,利用带背应力的弹塑性本构理论推导了混合硬化Cam模型的本构方程,将修正Cam模型转化为混合硬化Cam模型。     

弹性参数各向异性对页岩井周应力的影响

为研究层理性页岩地层井周应力分布及其对井壁稳定性的影响,针对页岩力学参数的各向异性特点,建立了基于横观各向同性材料本构关系的弹性理论分析模型,运用该模型计算井周应力,并与各向同性材料下的应力分布进行对比,获取了页岩地层弹性参数各向异性对井周应力分布的影响规律,同时对井壁稳定状况进行了评估。研究表明:井周应力分布对弹性模量各向异性的敏感性强于泊松比各向异性,相同的弹性模量与泊松比各向异性影响下的井周应力分布形态具有相似性,但弹性模量与泊松比各向异性比的增减导致的井周应力增减变化相反,弹性参数各向异性对井壁破裂压力的影响远大于对坍塌压力的影响,显著地影响井眼近井壁地带的破裂压力。     

横观各向同性岩土材料应变局部化现象的有限元模拟

岩土材料的各向异性性质与其微结构紧密相关,文中考虑到内摩擦角是应力状态、组构张量及材料主方向的函数,发展了适用于横观各向同性岩土材料的修正的Drucker-Prager屈服准则.基于Cosserat连续体理论,推导了该准则的一致性映射返回算法,形成了一致性切线模量矩阵,并利用有限元软件Abaqus的用户单元子程序(UEL)进行了数值实现.通过将积分点材料强度随材料主方向及各向异性程度的变化关系与理论结果进行比较,验证了程序开发的正确性.数值算例重点分析了材料主方向和各向异性参数对结构极限承载力及破坏模式的影响,且与经典连续体的结果进行了比较.结果表明,文中方法能够较好地模拟具有横观各向同性的岩土材料的应变局部化现象.     

土的边界面应力应变本构关系

土的边界面应力应变本构关系徐日庆，杨林德，龚晓南用光滑封闭的蛋形函数作为屈服面和边界面，用强度发挥度建立了两者的内在联系，据以建立边界面本构模型．土的边界面应力应变本构关系@徐日庆，杨林德，龚晓南...     

基于车辆地面力学沙漠沙结构性本构模型的建立

结合沙漠土壤的三轴试验资料,将岩土力学研究中描述土结构性的定量参数(应变综合结构势)引入土的强度变形特性分析. 根据该参数对同一围压下不同含水率沙的应力-应变曲线具有较好的归一化作用,用类似邓肯-张模型的处理方法构造沙漠沙结构性本构模型,并提出获得模型参数的试验方法. 试验与仿真结果表明该结构模型能较好反映不同含水率下沙漠沙的应力-应变关系.      

修正偶应力理论层合薄板自由振动模型及尺度效应

通过引入各向异性的细观尺度复合材料层合板的本构方程,将各向同性修正偶应力理论推广到各向异性,基于虚功原理首次建立了复合材料层合板新修正偶应力理论的自由振动模型.该理论包含不同的两个材料细观参数,偶应力曲率应变不对称.但是,用于各向同性材料与原修正偶应力理论等价,为了便于工程应用,建立了只含一个细观材料参数的偶应力层合薄板理论弯曲和振动的简化模型.算例表明建立的偶应力层合薄板模型能用于分析层合板的自由振动尺度效应.     

三峡库区公路路堑边坡破坏机理分析

针对三峡库区公路中存在的散体结构岩石(残坡积土)路堑边坡,残坡积土是一种岩、土混合体,由岩石经巨烈的地质构造作用和风化作用而形成,是一种非均质材料,其力学性质及应力一应变本构关系呈现出明显的连续介质材料特性,土、石比例的变化将导致力学参数的改变,对残坡积土的本构关系不产生影响,本文根据有限元法在分析连续介质材料时适宜性好的特点,对残坡积土路堑边坡破坏机理进行分析研究。     

有初始原岩应力的弹粘塑性岩土介质中圆柱形孔扩张问题解析解

岩土体中一般都存在原岩应力,且大多岩土材料都具有弹性粘塑性性质.文章考虑有初始应力的情况下,求解弹粘塑性无限介质中长圆柱形孔受力扩张问题;将岩土介质视为弹粘塑性体,采用弗洛依登塔尔(Freudenthal)弹粘塑性本构方程,通过拉普拉斯变换和逆变换手段,得到孔周应力的弹粘塑性解析解以及粘塑性半径与时间的关系表达式;从解的结果来看,应力与时间相关,随时间变化,但最终趋于稳定;粘塑性区半径随时间增长也渐渐缩小,最后趋向稳定.     

Ⅰ型和Ⅱ型静动态统一本构关系及用于分析回跳现象

在工型静动态统一本构关系的基础上,建立了Ⅱ型静动态统一本构关系,分别用Ⅰ型和Ⅱ型本构关系分析了有回跳特性的材料的力学行为.Ⅰ型本构关系以应变和温度为作用量,Ⅱ型本构关系以Ⅱ型应变和温度为作用量,Ⅱ型应变是应力和应变的线性组合.有回跳特性的材料在受到单调增加的轴向应变作用时,会经历弹性阶段、时间无关不可逆变化阶段、伴随有应力跌落的时间相关不可逆变化阶段以及最后的时间无关不可逆变化阶段.对应于每一个阶段,工型本构关系都有相应的判据和计算公式.有回跳现象的单轴压缩应力-应变曲线,按照时间顺序可分为,应变单调增加的弹性阶段、应变单调增加的时间无关不可逆变化阶段、应变减小的时间无关不可逆阶段(回跳阶段)以及之后的应变再单调增加的时间无关不可逆阶段.在每一个阶段,Ⅱ型本构关系都有对应的判别准则和计算公式,Ⅱ型本构关系覆盖了有回跳特性的材料遇到的各种可能工况.     

一种橡胶材料的大变形分析

对于橡胶材料,高玉臣在1990年和1997年分别提出两个本构关系,一个是将应力偏量与静水应力分离,另一个是将拉应力与压应力分离.本文提出了一种简单的橡胶材料本构关系,通过对立方体单元的典型大变形分析,揭示了这类材料的大变形特征并得出了对材料常数的限制条件.     

氢降低金属滞后开裂断裂韧性的定量描述

依据强度理论与断裂判据相统一的观点,采用陈篪对遵守幂律本构关系的弹塑性材料在钝裂纹端部邻域平面应力应变场的近似解,对弱键理论和氢促进局部塑性变形理论进行修正,并将两者合并在一个统一的定量表述中。     

岩土材料屈服轨迹的弯曲及相关问题

基于岩土材料塑性体应变与剪应变之间的相互作用原理,讨论了岩土材料屈服轨迹的弯曲原理,并构建了本构场方程.在此基础上研究了塑性体应变和剪应变增量的方向性、非关联流动法则及应力路径相关性等问题.研究发现:由三轴实验获得的体积和剪切屈服轨迹都是弯曲的,证明了塑性体应变和剪应变之间的相互作用存在且是岩土材料变形特性产生的主要原因,塑性体应变和剪应变增量方向不再分别与p-q应力平面中P和q轴的方向始终重合;无须使用非关联流动法则.     

液晶高分子黏弹流体材料的本构关系研究

讨论了液晶高分子黏弹流体材料受力与形变的关系即本构关系,在液晶高分子各向异性粘弹流体的本构理论基本理论原理的基础上,提出改进液晶高分子流体共转模型Oldroyd B（LCP-B）的本构方程．