埋深对双丝拉拔过程力学性能影响

在考虑材料细观非均匀性前提下建立二维双丝拉拔数值模拟模型,研究埋深变化对双丝拉拔构件力学性能的影响,获得不同双丝埋深构件的荷载-位移曲线、沿界面剪应力曲线及荷载-步长声发射曲线等,观察界面控制下不同埋深构件拉拔过程裂纹演化过程及基体剪应力分布情况。结果表明,埋深变化对构件破坏模式及剪应力分布影响较大;随着双丝埋深增加,构件的峰值荷载增大,韧性不断增强。     

纤维混凝土双丝拉拔物理实验与三维数值模拟

通过设计纤维混凝土双丝拉拔的模具,开展了双丝拉拔过程的物理实验研究,获得双丝拉拔构件的荷载-位移曲线。同时建立了双丝拉拔的三维数值模型,并考虑到纤维混凝土的三相特性和细观非均匀性,研究了不同埋深下双丝拉拔构件力学性能的影响,得出相应的拉应力分布云图、荷载-位移曲线和声发射演化图等。研究结果表明:双丝间耦合效应明显;埋深变化不仅影响构件的应力分布,且构件的峰值荷载及韧性随双丝埋深增加而增加;构件在物理实验与数值模拟下分别获得的荷载-位移曲线有相同趋势,可以简化为三线性本构关系。     

界面强度对混凝土双丝拉拔性能的影响

从细观角度考虑界面、骨料、钢丝、混凝土基体四相材料物理力学参数的非均匀分布,利用有限元软件建立双丝拉拔数值模拟模型,研究界面强度变化对双丝拉拔试件破坏模式和力学性能的影响,给出双丝-混凝土基试件在位移加载下的荷载-位移曲线、声发射计数曲线和剪应力分布。研究表明:界面强度变化会改变拉拔试件的破坏模式和声发射现象。界面强度较低时,双丝拉拔试件峰值荷载和韧性随界面强度增加而增加;而界面强度较高时,界面强度的提高对峰值荷载和韧性影响不明显。     

界面均质度对混凝土单丝拉拔性能影响的数值模拟研究

建立混凝土单丝拉拔数值模拟模型,研究了界面均质度变化对单丝拉拔构件力学性能的影响,获得了拉拔构件荷载-位移曲线、声发射累计曲线及界面剪应力分布曲线等。研究表明:界面均质度变化对拉拔构件峰值荷载及劣化过程影响较大;声发射累计数随界面均质度增加而增加;同时界面剪应力分布曲线随着界面均质度增加而趋向平滑。     

碳纤维掺量对单筋拉拔混凝土试件界面力学性能的影响

将单丝钢筋与混凝土的界面看作为独立的材料相,分别运用物理实验和数值模拟方法研究了单筋拉拔过程中碳纤维掺量对碳纤维增强混凝土(CFRC,Carbon Fiber Reinforced Concrete)试件粘结滑移性能的影响.物理实验表明,相比于普通混凝土,单筋在碳纤维增强混凝土基体中的拉拔粘结强度随着碳纤维掺量的增加而增强.数值模拟分析结果得到了材料试件的整体力学性能指标,再现构件的拔出破坏演化过程,表明它是一个细观损伤不断萌生、扩展、滑移并最终拔出破坏的渐进过程,单筋拔出损伤演化过程的声发射结果揭示了试件的失稳破裂机理.     

新管幕构件横向锚固力学特性试验

目的提出一种运用通丝螺纹杆连接的地下新管幕结构,通过试验验证新管幕结构横向锚固构件的锚固性能.方法采用与实际工程相同的锚固试件进行拉拔试验,进而得出不同锚固构件的荷载-位移关系曲线、拔承载力及破坏形态.结果新管幕横向锚杆试验主要产生锚杆拉断与锚杆粘结破坏两种破坏形式.锚杆设置螺母及钢板等措施可以提高抗拉拔力,当锚固长度不小于200 mm时,抗拔力主要取决于锚杆强度.改变拉拔顺序对试件的拉拔力有影响,建议锚杆间距至少要大于300 mm,否则需要考虑"群锚效应"影响.结论通丝螺纹锚杆设置螺母及钢板等措施对增强锚固性能有很大的帮助,且锚杆间距较小时存在群锚效应,这种锚固方法能够满足工程的需求.     

中低围压花岗岩细观破坏机制的数值模拟

采用数字图像处理技术表征花岗岩的细观结构,利用基于数字图像的岩石破裂过程分析系统(RFPA-DIP)建立反映花岗岩内部矿物颗粒分布的数值模型,进行花岗岩压缩数值试验,分析花岗岩压缩荷载作用下破坏机理.研究结果表明,花岗岩非均匀的细观结构起着使试件内部产生了拉应力区的作用;单轴压缩荷载作用下,试件在细观层次上以拉伸破坏为主;中低围压条件下,试件表现为张拉破坏和剪切破坏相互耦合的破坏方式,而且破坏机制随围压的增大是不断变化的,剪切破坏逐渐成为主控破坏方式.     

城市道路地下管道对沥青路面结构影响的力学分析

文章通过典型沥青路面结构的三维有限元数值模拟,分别计算了在路面重力和车辆荷载作用下,地下管道埋深以及回填土模量变化对沥青路面的影响规律.在沥青路面自重荷载作用下,由于地下管道和沟槽的存在改变了道路结构的局部刚度,路表产生了差异沉降;在车辆荷载的作用下,分析了不同管道埋深和回填土模最对路面沉降和内力的影响规律,为市政道路...     

砂土中螺旋桩在斜拉荷载作用下的承载性能

为研究斜拉荷载倾斜角度和叶片埋深对螺旋桩极限承载力的影响,基于ABAQUS软件构建了砂土中螺旋桩的有限元模型,通过螺旋桩水平承载机理砂箱试验与竖向拉拔试验数据,对模型的准确性和可行性进行验证。设置4组不同叶片埋深的螺旋桩模型,分别施加不同角度的斜拉荷载,探讨了砂土地基中螺旋桩的承载性能与斜拉角度、叶片埋深的相关性。结果表明:砂土中螺旋桩的极限承载力随着斜拉角度的增大不断减小;当斜拉角度小于30°时,螺旋桩极限承载力与斜拉角度的关系曲线近似呈线性;螺旋桩极限承载力存在一个临界埋深比,当埋深比大于等于4时,承载力不随埋深比的增大而变化。推导了深埋状态下螺旋桩受斜拉荷载作用的极限承载力公式,经验证该公式能较好反映螺旋桩极限承载力随斜拉角度增大而逐渐下降的规律。     

爆炸荷载作用下土埋圆柱壳动力屈曲分析

为研究爆炸动载作用下土中圆柱壳结构的动力稳定特性, 依据爆炸动载作用下土埋圆柱壳的受力特征,建立了考虑土与圆柱壳相互作用的土弹簧-柱壳计算模型,应用非线性有限元方法进行了数值计算。在圆柱壳结构动力屈曲过程数值分析的基础上,运用B-R屈曲准则判定土埋圆柱壳在爆炸动载作用下的屈曲临界荷载,并重点讨论了土层变形性质对圆柱壳屈曲荷载的影响,得到了土中圆柱壳屈曲荷载和土体弹性常数K的定量关系。结果表明,屈曲荷载随土体弹性常数的增大而非线性增大。     

短纤维增强脆性基复合材料破坏过程和力学性能研究

 研究短纤维增强脆性基复合材料在单轴拉伸荷载下的力学性能和破裂机理。采用基于细观损伤力学基础上开发的针对材料破坏过程的数值分析软件,考虑材料细观非均匀性,对复合材料的变形、损伤直至失稳破坏的全过程进行数值模拟。结果表明,加入短纤维后,材料试件的强度和韧性都比基体材料显著提高。短纤维强度的变化对复合材料试件的强度和刚度没有明显影响;而短纤维弹性模量的变化对复合材料试件的强度、刚度和韧性均影响明显,随着短纤维弹性模量的增加,复合材料试件的强度和刚度不断增加,但韧性却逐步降低。     

扩体抗拔构件承载力计算方法研究

目的分析扩体抗拔构件破坏模式,并以此建立承载力计算方法,为扩体抗拔构件工程实践提供参考.方法通过大比例尺室内模型试验,研究扩体抗拔构件的破坏模式,将扩体抗拔构件分为浅埋和深埋两种形式,分析其拉拔破坏特征.基于局部指数函数滑裂面假设,利用土体的极限平衡,建立浅埋扩体抗拔构件抗拔承载力的计算方法;根据Vesic圆孔扩张理论,建立考虑扩体段顶阻对其侧阻影响的深埋扩体抗拔构件抗拔承载力的计算方法.结果用建立的计算方法对室内试验模型及现场试验实例进行抗拔承载力计算,计算结果与实测结果较为一致.结论建立的扩体抗拔构件承载力计算方法分为浅埋和深埋两种形式,符合扩体抗拔构件破坏规律,算例计算承载力与实测承载力的基本一致性表明建立的计算方法合理可行,可为扩体抗拔构件工程实践提供参考.     

脉冲荷载作用下柔性边界RC梁的动力计算方法

基于Euler,Bernoulli梁理论,推导了柔性边界RC梁在脉冲荷载作用下的动力响应计算方法,结合钢筋混凝土构件的动态极限抗力判别方法,分析了动荷载特征、支座刚度及支座阻尼对柔性边界RC梁破坏模式的影响规律．结果表明：在脉冲荷载作用下,柔性边界Rc梁的破坏模式不仅与动载特性有关,还取决于边界条件;柔性边界可使RC梁的破坏时间明显延迟,动荷载加载速率越高、爆炸冲量越大,超压峰值越大,梁就越容易发生剪切破坏．     

城市道路地下空洞病害发展机理及对路面塌陷的影响

外界因素作用易引起城市道路地下空洞破坏,甚至向上发展至地面形成地层塌陷。基于离散元软件对城市道路路基下空洞的发展破坏进行数值模拟,分析空洞规模、埋深、施工振动、空洞周围土性对空洞稳定性的影响。结果表明:道路路面沉降随着空洞埋深的减小和尺寸的增大,均出现先急剧增加后趋于平缓的过程。该曲线的拐点为道路安全性预测的关键点。当空洞与扰动土层相距3m以内时,必须考虑施工扰动的影响。沉降值随空洞所在土层的黏聚力和摩擦角均近似呈线性变化。该研究从颗粒细观角度揭示了地下空洞发展至路面塌陷的破坏机制,为地下病害研究提供了新方法。     

土工格栅横肋与砂土接触面的细观试验

利用拉拔模型试验设备,在不同法向压力下进行一系列的拉拔试验,应用数码可视化跟踪技术,结合土体变形无标点量测技术来研究双向土工格栅横肋与砂土界面相互作用的细观特性.以数码可视化跟踪技术跟踪拍摄土工格栅横肋与砂土界面的相互作用过程,并通过量化分析得到界面的运动变化规律.分析结果表明,拉拔试验的似摩擦系数与上部法向应力相关,细观试验表明横肋与砂土接触的上下界面厚度并不一样,上界面厚度大于下界面厚度,横肋上界面运动较为剧烈.细观试验位移应变图显示,横肋刺入的破坏与Jewell提出的计算模式非常相似,但上部区域略大于下部区域,基本验证了Jewell刺入破坏机理.     

基于离散-连续耦合法的埋地管道受荷过程模拟分析

为了从宏、细观角度反映出埋地管道管周土体的承载特点,文章采用离散-连续界面耦合数值模型对埋地管道受荷过程进行模拟分析,其中管周填土采用离散单元法进行模拟,埋地管道及原状土基采用有限差分单元法进行模拟。结果表明：随着荷载或埋深的增大,管顶受压产生压缩变形,管顶土体发生“压力拱效应”,引起管周土压力重分布;耦合模型水平位移场显示埋地管道在受荷过程中管侧回填土及原状土基能够分担和转移外荷载;管周土体的细观接触力链分布形态与管顶土压力的分布规律形成相互印证。     

砂土中压力分散型锚索锚固机理研究

岩土锚固机理的研究在很大程度上依赖于对材料细观力学特性的分析。通过室内模型试验和数字图像变形测量技术,分析了不同砂土密实度、锚杆埋深、锚片间距及锚片数量下的压力分散型锚杆上拔过程中上拔力-位移关系曲线特征,并从细观角度分析了压力分散型锚杆在不同工况下的锚周土体变形和破坏机制。以颗粒流理论为基础,建立了压力分散锚杆锚固性能的颗粒流数值模拟模型。通过数值模型试验,分析了压力分散锚杆在荷载作用下砂粒的细观力学特性,如应力、位移和孔隙率。通过与室内模型试验结果相对比,验证了数值模拟的正确性,并通过对锚杆埋置深度、砂土密实度等因素的分析,探讨了影响压力分散锚杆锚固性能的一些因素。     

界面性质对颗粒增强复合材料力学性能和破裂过程的影响

界面的力学性质对复合材料的力学特性和破裂机理具有非常重要的影响。研究了具有不同强度界面的颗粒增强脆性基复合材料在单轴拉伸荷载下的力学性能及其破坏过程。从细观尺度考虑了各相材料力学参数的非均匀分布,采用基于细观损伤力学开发的针对材料破坏过程分析的MFPA2D数值模拟程序,对复合材料从裂纹萌生、扩展直至失稳破坏的全过程进行数值模拟。结果表明,当界面结合较强时,复合材料的强度较高但韧性较差;当界面结合较弱时,复合材料的强度较弱而韧性较强,说明较强的界面可有效传递荷载,而较弱界面可增加复合材料的韧性。     

界面强度对柔颗粒增强复合材料破裂特性的影响

界面强度对复合材料的破裂特性和破裂机理具有非常重要的影响。研究了不同界面强度的柔颗粒增强脆性基复合材料在单轴拉伸荷载下的力学性能和破坏过程。在细观尺度上考虑了材料介质力学参数的非均匀分布,采用基于细观损伤力学开发的针对材料破坏过程分析的RFPA2D数值模拟程序,对复合材料从裂纹萌生、扩展直至失稳破坏的全过程进行数值模拟。结果表明,当界面结合较强时,复合材料主要发生穿晶破坏,材料韧性较好但强度较差;当界面结合较弱时,复合材料主要产生沿晶破坏,材料韧性较差而强度较好。     

受水压作用下隧道围岩压力的非线性上限分析

针对浅埋隧道,在非线性破坏准则下,根据虚功率原理求解了围岩压力的上限解,并分析了不同因素对围岩压力的影响.研究结果表明:岩土材料破坏准则的非线性、地表荷载、孔隙水以及埋深对浅埋隧道的围岩压力都有较大的影响,尤其是决定岩土材料抗剪强度参数的非线性系数;另外,侧压力系数较小时,边墙的围岩压力较小,而顶部的围岩压力却很大,则此时需要注意和加强浅埋隧道顶部的支护措施,防止发生冒顶事故.