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 .     

基于ADINA的黏土广义塑性模型二次开发及验证

大型通用有限元软件ADINA具有强大的非线性计算能力,广泛用于岩土工程数值模拟分析中.ADINA不仅自带常用岩土类本构模型,同时用户可通过子程序实现本构模型的二次开发.本文详细介绍了一个黏土广义塑性模型及其在ADINA中的二次开发过程,通过三轴试验和土层受荷算例验证所开发程序的正确性和可靠性,所述的二次开发思路可供开发其他弹塑性本构模型时参考.     

堆石料本构建模新途径

在对堆石料主要应力应变特性进行分析的基础上,对堆石料的2大类本构模型——非线性弹性模型和弹塑性模型的特点进行举例评析,从理论上指出了这2类本构模型的不足之处,并引入了一类具有独特建模思想的连续介质本构理论——亚塑性理论,对堆石料进行了亚塑性建模及初步应用研究.理论分析和算例表明,所建堆石料亚塑性模型能够合理反映堆石料的主要力学特性,且具有本构参数适用范围广的特点.     

675装甲钢的静动态力学行为与J-C模型参数拟合确定

为研究675高强装甲钢在受到弹丸冲击后的动态响应问题,需要确定一套适用于侵彻仿真计算的675装甲钢的材料模型. 通过开展675装甲钢的动静态力学性能试验和材料断裂实验,并且根据实验结果对675装甲钢材料的Johnson-Cook本构模型和失效模型参数进行了拟合. 同时,根据弹道试验建立了仿真侵彻模型,将数值计算结果与试验结果进行了对比。结果表明:通过材料性能实验得到的675装甲钢的Johnson-Cook本构和失效模型应用于弹靶侵彻的数值仿真时,得到的仿真结果与弹道试验结果的平均误差为6.5%,最大误差不超过10%,拟合得到的Johnson-Cook本构模型和失效模型参数的可靠性较高,对675装甲钢在冲击载荷下的仿真计算具有重要意义.      

弹体斜侵彻多层间隔混凝土靶实验和数值模拟

为研究弹体侵彻多层间隔靶的弹道稳定性问题,设计了钢筋混凝土多层间隔靶,开展了弹体斜侵彻实验,通过高速摄影运动分析系统,得到了弹体侵彻多层靶过程的弹道变化参数.采用LS-DYNA软件,再现了弹体侵彻多层靶实验过程,得到的弹道变化参数与实验结果吻合较好,验证了本构模型的可靠性.同时,数值模拟研究了不同半锥角对尾裙弹体侵彻多层靶稳定性的影响规律,得到了弹道稳定的尾裙弹体最优半锥角.      

弹丸侵彻钢纤维混凝土数值模拟

为了对弹丸侵彻钢纤维混凝土问题进行数值模拟研究,在有限元计算中引入了Holmquist-Johnson-Cook累积损伤材料模型以描述钢纤维混凝土的非线性变形及断裂特性,弹丸作为刚体处理.侵彻深度计算结果与在φ14.5 mm弹道炮上所获得的试验结果相吻合,并很好地模拟了在侵彻过程中钢纤维混凝土靶的成坑、层裂现象.在此基础上分析了钢纤维混凝土这种新型复合材料抗侵彻性能的影响因素.计算结果表明,HJC本构模型用来描述钢纤维混凝土的侵彻问题是可行和有效的.     

橡胶类材料本构关系与DIANA接口的研究

提出了在有限元通用程序DIANA中加入自定义的材料模型的方法 ,并通过编写程序模块实现自定义橡胶类材料模型与DIANA通用软件平台的接口 .将高玉臣提出的两种关于橡胶类材料大变形的本构理论加入DIANA .为了检验自定义模快的合理性 ,本文给出了两个算例的有限元解 ,并与其解析解进行对比 ,结果吻合得很好 .     

弹丸斜侵彻普通混凝土靶板的数值模拟

随着军事领域对高新科技的广泛应用,各类动能侵彻武器与结构防护技术的冲突愈加激烈,同时又相互促进、共同发展、交替上升,这对大型防护工程的防御能力提出了更高要求.为了更了解弹体对混凝土靶板的侵彻作用,提高结构防护工程的防护能力,采用K&C混凝土本构模型和利用非线性有限元商业软件LS-DYNA对弹体斜侵彻混凝土进行了数值模拟...     

刚性弹侵彻混凝土的内摩擦模型分析

为了建立反映侵彻近区材料变形与破坏特性的侵彻深度工程计算模型,基于地质类材料侵彻近区局部变形与破坏特点,在破碎区考虑介质的可压缩性和不可逆变形,在弹性区和裂纹区采用不可压缩介质描述。基于空腔膨胀理论构建了破碎区的运动学关系,利用裂纹失稳扩展的极值条件建立了混凝土侵彻阻抗的确定方法,得到了能够准确表征近区应变场与速度场的状态表达式,建立了锥形刚性弹对混凝土靶体的侵彻深度计算公式。通过算例计算,得到了不同工况下的计算结果且与试验结果吻合较好,验证了公式的正确性,说明所建模型可用于内摩擦型地质类材料的侵彻工程计算。     

基于连续本构模型的泡沫铝弹塑性断裂问题无网格法分析

应用无网格伽辽金法对单轴远场拉应力加载下泡沫铝弹塑性断裂问题进行了分析.首先,基于连续本构模型,将泡沫铝考虑成塑性可压缩材料,并通过引入Weibull分布,建立了宏观尺度上的泡沫铝本构关系.其次,在无网格伽辽金法的基础上,采用应力应变增量形式表征材料的弹塑性本构关系,用罚函数法施加本质边界条件,并考虑裂纹区的不连续性,用Newton-Raphson增量迭代实现非线性分析.最后通过算例讨论了概率参数对本构关系的影响,及泡沫铝相对密度与J积分值的变化规律.算例分析表明Weibull分布中的尺度参数对泡沫铝的宏观力学性质和断裂参数J积分有较大影响,而形状参数影响较小.     

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。     

饱和砂土中打桩效应的有限元分析

运用Crisp程序,对饱和砂土中的打桩效应进行有限元分析.对桩周土采用线弹性、理想弹塑性2种本构关系以及圆柱孔扩张的应力边界条件法、圆柱孔扩张的位移边界条件法2种沉桩过程模拟方式分别进行组合计算,并对其中3种组合计算的超孔隙水压力、径向有效应力增量以及地面隆起等打桩效应的差异进行讨论.结果表明:运用理想弹塑性模型和圆柱孔扩张的位移边界条件法计算出的超孔隙水压力、径向有效应力增量以及地面隆起量等结果更为可靠.     

纤维排列方式对复合材料弹塑性性能的影响

应用一般化单胞方法（generalized method lf cells,GMC)计算了纤维在规则排列和随机排列的对单向纤维加强金属基复合瓣总体弹塑性性能的影响,结果表明,纤维排列方式对金属基复合材料的总体弹性行为影响不大,而对总体横向弹塑性行为的影响较大,当纤维体积分数较小时（＜20％）,纤维排列方式对于复合材料的本构关系影响不明显,当纤维体积分数较大时（＞20％）,纤维排列方式对于复合材料的本构关系影响非常明显,而且纤维排列方式对金属基复合材料的塑性的影响顺序与对弹性行为的影响顺序相同,作者应用Bodner和Paton粘塑性统一模型描述弹塑性相的本构关系,这一模型不假设存在屈服条件,也就不必指定加载和卸载条件,可以在加载和卸载的任何时刻使用相同的公式。     

关于土体各向异性弹塑性模型的讨论

用剑桥模型和关口太田模型对偏载作用下的地基变形进行了有限元数值模拟,并结合真三轴试验成果比较分析了这2种模型柔度矩阵的特点.结果表明,这2种模型均不能合理地反映复杂应力状态下的土体应力各向异性.建议通过复杂应力条件下不同应力路径的真三轴试验,建立合理的各向异性屈服准则,进而建立各向异性非线性弹塑性模型.     

基于纤维模型的RC结构的钢筋本构关系研究

以基于纤维模型的OpenSees软件为平台,首先,选用常用的钢筋本构(Steel01,Steel02)和混凝土本构(Mander,Hoshikuma),对PEER数据库中的两个钢筋混凝土柱的拟静力试验进行了数值建模与对比分析;再采用OpenSees软件中Reinforcing Steel钢筋本构模型,对钢筋单调拉压试验、循环加载试验、疲劳试验以及钢筋混凝土柱拟静力试验进行了模拟与对比分析.结果表明:现有的混凝土本构模型已相对成熟,并能较好地满足非线性数值模拟的精度要求,混凝土本构模型的改变对计算结果的影响不大,而钢筋本构模型的改变则会对分析结果产生较大的影响;Reinforcing Steel模型有效地提高了非线性模拟分析的精度,但也存在着对钢筋滞回曲线捏拢效应体现不足、分析结果偏于保守、计算过程较为复杂且较难收敛等缺点,尚需要对钢筋本构模型进行进一步的改进与完善.     

复合主拱圈弹塑性本构关系等效方法

 基于原拱圈和加固层共同工作、协调变形原理，以复合主拱圈加固圬工拱桥的拱段为研究对象，推导出适合有限元分析的混凝土与砌体理想弹塑性本构关系。对加固后的拱段应用推导的本构关系，采用有限元软件ANSYS建立了数值分析模型，并对该本构关系进行实验校核。结果表明，采用混凝土与砌体理想弹塑性本构关系，有限元数值和实测数值非常接近，有限元极限承载力数值比实测极限承载力数值小6.8%～9.2%；建立的混凝土和砌体的理想弹塑性本构关系在复合主拱圈加固圬工拱桥时可靠性较高，可供同类桥梁结构分析应用。     

无黏性砂土受载累积变形的弹塑性本构模型

基于经典弹塑性本构模型框架和双硬化模型,选用两种不同屈服面,建立了一种无黏性砂土弹塑性本构模型. 该模型能计算履带车辆行驶工况下,地面无黏性砂土受反复载荷作用下的累积变形;另外针对砂土材料在剪切条件下发生剪胀现象,结合剑桥模型的剪胀公式,模型引入无黏性砂土的剪胀性参数,以描述土壤在剪切力作用下的变形. 研究结果表明,该模型能够反映无黏性砂土在车辆行驶过程中的累积塑性变形,便于计算机仿真分析.      

局部接触变形模型对简支梁多次弹塑性撞击模拟结果的比较

针对钝圆柱头刚性质量水平撞击理想弹塑性简支梁问题,比较分析了3种典型的局部接触变形模型,即弹塑性剪切变形(EPS)模型、Johnson钝楔压入(BI)模型和单轴压缩(UC)模型对可能出现的多次弹塑性撞击现象的模拟结果的影响.通过引入多次撞击和分离条件,将3种模型加以推广,并结合有限差分法,提出了求解多次弹塑性撞击问题的方法.通过对算例的比较可知,3种模型均可推广用于多次弹塑性撞击现象的模拟,它们对撞击力的模拟结果有差别,对撞击区的开始和结束时间等多次弹塑性撞击的分布特征的模拟结果则完全一致,对梁中端位移、刚性质量速度和梁上的应力等弹塑性撞击动力响应的模拟结果也完全一致.     

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。     

城市建筑边坡稳定性有限差分法数值模拟分析

基于理想的弹塑性本构模型和莫尔库伦准则,运用有限差分法、岩体力学理论及强度折减原理,对城市建筑边坡在坡顶荷载作用下不同开挖阶段的应力、变形及边坡的稳定性问题进行了数值模拟分析.分析结果表明:由于坡顶荷载作用,边坡潜在滑动面比理论值倾斜度高,坡体出现两个明显的应力集中的破坏带,一个在开挖的坡脚,一个在已建建筑的外侧,且在坡顶荷载以下,位移趋势出现突变,迅速增大,数值模拟很好反应了建筑边坡在开挖及支护的各个阶段的安全稳定状态,模拟显示,此加固措施效果较好.