基于非关联流动法则的滑移线场及上限法研究

当前岩土材料的滑移线场理论及上限法中都广泛采用经典塑性理论中的关联流动法则,由此得出应力特征线与速度滑移线一致的结论。而试验得知,岩土材料并不服从关联流动法则,因而应力特征线与速度滑移线不可能重合。文章分析了基于关联流动法则的滑移线场及上限法中存在的问题,根据广义塑性理论推导了基于非关联流动法则的滑移线场及上限法,消除了现行滑移线场理论及上限法理论中的种种矛盾。     

平面应变金属流动的滑移线场分析

本文介绍用滑线场法分析平面应变金属流动,并引用计算机编制软件进行计算机辅助设计,用来解决对称情况下,任意形状的模具之间的二维塑性流动模式,列举了滑移线网格、速度场和主应力计算框图及其图形与各种研究塑性成形力学问题的方法比较,滑移线场法的主要优点在于能求出塑性区内各点的应力状态和金属质点流动速度.     

一种上限公式的推导及最佳上限解的研究

推出了一种能方便地用于计算多种属塑性平面变形问题的上限公式，并利用Ｌａｇｒａｎｇｅ乘子法证明了获得最佳上限解的分块模式为滑移线场。     

用逼近法求解滑移线场的研究

本文论述用逼近法和电子计算机求解复杂边界条件下的滑移线场，使网格节点正好落在需要位置的方法，以及采用库伦摩擦条件求解滑移线场和应用计算机绘图仪绘制滑移线场的方法。使滑移线场的求解达到很高的精度。     

一种上限公式的推导及最佳上限解的研究

推出了一种能方便地用于计算多种属塑性平面变形问题的上限公式，并利用Ｌａｇｒａｎｇｅ乘子法证明了获得最佳上限解的分块模式为滑移线场．     

平冲头压缩厚件（l／h〈1）的滑移功率解法

根据“滑移线场表面外力所作的功率大于或等于下界功率；小于或等于上界功率”，提出不用Ｈｅｎｃｋｙ应力方程，可运用计算厚件滑移线场消耗剪切功的方法，直接计算压缩力，计算结果与传统解法一致。     

检验滑移线场解的新途径

金属塑性成形问题因边界条件复杂通常只能求得近似的滑移线场解。为判定适用条件或作出修正,对这种解要进行实验检验。本文论述了滑移线场中理论速度分量等值线的概念及作法。云纹法可测出模型或实物在成形过程中的位移增量(速度)分量等值线。将理论与实验的等值线图作比较,可从速度场方面检验滑移线场解。结合圆盘承受径向压缩平面流动问题阐明了检验过程。结果表明,延伸至圆盘中心的有心扇形场适用于较小的高宽比(h/w≤3.64)。根据云纹图,对h/w≥5.43的情况提出了改进的滑移线场解。     

尾矿坝渗流场模型简化与浸润线计算

针对尾矿坝安全状况评估中的渗流场计算和求解渗流微分方程的浸润线等问题,将尾矿坝渗流计算区域简化为渗透系数为常数的矩形模型,建立矩形模型区域中工程实际边界条件方程,通过傅里叶级数法得到收敛的无穷级数解.利用Matlab对公式进行仿真,得出工程中所需的各种形式的浸润线,确定一种简化处理渗流场解析解与工程实际浸润线的计算方法.     

基于耗散能法对层状土坡稳定性的分析

根据极限平衡法理论和土质边坡滑体耗散能的特点,对均质和层状土质边坡进行了稳定性分析.通过对滑移线坐标曲线积分公式的转化和推导,建立了以摩阻力耗散能量表示的改进极限平衡法求解安全系数的数学方程,在此基础上再微分求解安全系数的极值,得出边坡潜在滑移线的微分方程式.结合平面应变边坡算例分析,并利用VC++高级语言编制简易的安全系数和滑移线方程的求解程序WJED,分别对均质和层状土质边坡稳定性进行计算分析,得出结论:耗散能法得到的潜在滑移线解析式均满足指数方程;Bishop法得到的潜在滑移线解析式均满足圆方程.耗散能法所得滑移线位置,为边坡加固的合理范围提供参考依据,并完善了极限平衡法求解边坡稳定性的补充.     

岩爆的剪切滑移机理分析

在讨论地下围岩应力分布的基础上,用滑移线场理论和Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ准则研究了地下洞室围岩进入塑性破坏状态的特征,推导了岩块沿滑移线滑落的条件,得到了岩爆发生时地应力的计算公式。对天生桥引水隧洞的岩爆实例进行了分析和计算,得到了较满意的结果。     

The study of slip line field and upper bound method based on associated flow and non associated flow rules

At present, associated flow rule of traditional plastic theory is adopted in the slip line field theory and upper bound method of geotechnical materials. So the stress characteristic line conforms to the velocity line. It is proved that geotechnical materials do not abide by the associated flow rule. It is impossible for the stress characteristic line to conform to the velocity line. Generalized plastic mechanics theoretically proved that plastic potential surface intersects the M-C yield surface with an angle, so that the velocity line must be studied by non-associated flow rule. According to limit analysis theory, the theory of slip line field is put forward in this paper, and then the ultimate bearing capacity of strip footing is obtained based on associated flow rule and the non-associated flow rule individually. These two results are identical since the ultimate bearing capacity is independent of flow rule. On the contrary, the velocity fields of associated and non-associated flow are different which shows the velocity field based on the associated flow rule is incorrect.     

滑移线场理论中不同流动法则的极限分析有限元解

广义塑性理论表明,关联流动法则是非关联流动法则中的一种特殊情况.从理论上证明了在非关联流动法则条件下,速度矢量方向与破坏面夹角为φ,而不是目前通常采用的φ/2,澄清了传统滑移线场理论中对于这两种流动法则的模糊认识.通过极限分析有限元法,再次证明了滑移线场理论中用关联流动法则与非关联流动法则可得到相同的应力滑移线、极限荷载及速度滑移线,只是速度矢量方向不同.说明极限分析有限元法不仅可以精确地解决求地基极限荷载问题,而且有助于搞清滑移线场理论中采用非关联与关联流动法则的区别.     

矩形拉深件毛坯尺寸的求解

求解矩形拉深件的毛坯形状有许多理论及计算方法,但目前各种理论及计算方法都存在一定的局限性和误差,相比之下滑移场理论可较完善地反映矩形拉深件的特点。     

双剪正交和非正交滑移线场理论

由双剪应力屈服准则（１９６１）和双剪强度理论（１９８３）为基础提出并推导了一个新的双剪正交和非正交滑移场理论。现有的在机械工程、土木工程和岩土工程应用的各种滑移线场理论论均可作为双剪滑移线场理论的特例。研究结果与作者以前取得的实验结果相比较，两者甚为吻合。     

岩爆的剪切滑移机理分析

在讨论地下围岩应力分布的基础上,用滑移线场理论和Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ准则研究了地下洞室围岩进入塑性破坏状态的特征,推导了岩块沿滑移线滑落的条件,得到了岩爆发生时地应力的计算公式．对天生桥引水隧洞的岩爆实例进行了分析和计算,得到了较满意的结果．     

塑性平面应力状态的压缩有心场

研究了塑性平面应力状态的压缩有心场，根据形态特征和平面应力条件导出了应力场特征线方程，并采用正交化速度分量处理特征线上的速度，把求解速度场问题转化为求解微分方程组问题，从而获得了速度场的精确解．     

绘制滑移线场的一各新方法

针对滑移线场混合边值问题绘制方法的不足,提出了用二阶偏导数判断已知滑线的凹向,用曲率半径绘制圆弧替代微段移滑线的方法。     

基于HSV颜色模型的二维流场可视化

为解决流场图像流速大小和流动方向的显示问题,在线积分卷积(LIC)算法的基础上,结合HSV颜色模型,提出一种新的二维流场可视化方法.该方法将流场速度方向映射为色度,将流速大小映射为饱和度,将LIC值与亮度关联起来,从而合成新的流场可视化图像.新的流场图像不仅保留了LIC图像高分辨率的流线纹理特征,而且还展现了流速大小和流动方向.目前该方法已经成功应用于二维爆炸流场的可视化.实验结果表明,该方法可以有效改善流场的可视化效果.     

均匀电磁场中带电粒子的运动学特性

通过对不同电磁场环境中的带电粒子受力情况研究带电粒子的运动规律。带电粒子只受电场或只受磁场作用时,其运动轨迹分别是抛物线或螺旋线。当带电粒子受电磁场作用时(带电粒子初速度、电场与磁场两两相互垂直或磁场垂直于初速度与电场构成的平面且初速度与电场成任意角度),得出带电粒子的运动方程。     

不同间距的五圆柱体绕流的流体动力特性研究

利用边界元方法对不同间距的五圆柱体绕流问题进行研究——即边界元方法在水利方面的应用,得到了不同间距的五圆柱体绕流的速度场、内点的压力场、边界的压力分布以及各圆柱体所受到的黏性摩擦阻力。为了提高计算的精度,在边界积分离散化时采用线单元法,并用混合单元法对边界角点进行了处理。计算结果合理,处理问题方便、简捷,方法适应性强。