基于神经网络的桥下开挖竖向位移预测

基于BP神经网络方法，对桥下开挖的竖向变形作了预测.从不同土层的土的参数敏感性分析结果可知,竖向位移只对首层土的参数变化很敏感,由此建立了桥下开挖竖向位移预测的神经网络，其控制参数为首层土的粘聚力、内摩擦角、弹性模量、泊松比、开挖深度和开挖长度.选用B-R方法进行迭代计算，并对建立的神经网络进行验证，结果表明该模型的预测准确度较高.     

库水位骤降联合降雨边坡稳定敏感性分析

介绍了区间敏感性理论的分析步骤,利用Geo-studio软件,对三峡库区某边坡体在库水位联合降雨工况下不同边坡参数下边坡的位移及安全系数进行了有限元计算,结果表明:利用区间敏感性理论对边坡不同参数取值进行敏感性分析,能够快速的获得边坡各个物理力学参数对边坡变形及稳定性的影响大小,与已有研究成果一致,可以指导由于边坡物理力学参数的空间变异性导致的数值模拟中材料参数的取值问题;库水位骤降联合降雨条件下,弹性模量与渗透系数对上部监测点的位移影响最大,但是粘聚力、内摩擦角及泊松比对各个工况的影响差异则不大;不同影响因素的敏感性顺序为弹性模量、渗透系数、泊松比、粘聚力与内摩擦角.     

岩体力学参数灵敏度分析的正交有限元法

根据冬瓜山深部硬岩开采岩石力学的前期实验研究结果,建立了弹塑性力学本构模型;采用正交实验方法设计计算方案,对影响围岩稳定性的内在物理力学参数(弹性模量E、泊松比μ、粘结力C、密度ρ以及内摩擦角ψ)的灵敏度进行了有限元数值模拟分析.根据位移计算结果的正交统计分析,得出各参数对采场围岩稳定影响程度的大小.研究结果表明:弹性模量E的变化对采场稳定性的影响最明显,其次为泊松比μ,而内摩擦角ψ与密度ρ的变化对采场稳定性的影响不明显;此外,E越大,岩体位移越小,μ和C与岩体位移的关系也具有相同的变化规律.     

Pastor-Zienkiewicz砂土模型静力参数变形敏感性分析

基于广义塑性理论，针对Pastor-Zienkiewicz(P-Z)砂土模型静力参数，划分为3个方面8个参数，分别分析了各参数变化时对竖向位移的敏感性.研究表明:模型各参数在-40%~40%变化时，弹性模量E的敏感性最大，竖向位移变化率可达66.05%，其次为内摩擦角φ和泊松比μ，竖向位移变化率在±10%以内.而与塑性模量相关的参数，竖向位移变化率均低于±1%，当缺少实测数据时，可根据土工实验资料取值.研究结论可为P-Z砂土模型在地基变形计算时参数的选取提供依据.     

复变量求导法灵敏度分析及弹塑性参数反演

提出了灵敏度分析和弹塑性参数反演的一种新方法.针对非线性参数反演过程中灵敏度计算困难的问题,利用复变量求导法,把隐式函数的求导过程转化为函数值的计算,进而高精度地计算出参数灵敏度.相对于常规的基于有限差分的灵敏度数值计算方法,该方法更为高效.以岩土工程中弹塑性参数反演问题为背景,给出了基于复域位移分析的参数反演过程,对弹性模量、泊松比、粘聚力以及内摩擦角进行了反演.数值算例表明,所提出的方法对单一参数和耦合参数的非线性反演问题均有效可靠,解决了参数反演时位移对反演参数不敏感问题.     

基于强度折减法的边坡安全系数影响因素分析

针对分层边坡,首先探讨了网格密度和边界范围对安全系数的影响,然后研究边坡最上一层土的剪胀角、弹性模量、泊松比及抗拉强度发生变化对边坡稳定性的影响及边坡变形特征.研究结果表明:网格密度对边坡的安全系数影响较大,当网格尺寸为1.0m时,求得的精度较高;分层边坡最上层土的剪胀角变化对边坡的安全系数影响明显,同时边坡发生变形破坏时对水平位移影响较大;弹性模量和泊松比对边坡变形的影响较小,抗拉强度基本上不影响边坡的稳定性.     

刚柔复合抗滑桩受力与变形特性数值模拟分析

基于某高速公路路堤边坡支挡工程,采用有限差分软件FLAC3D分别建立普通刚性抗滑桩和刚柔复合抗滑桩加固边坡的三维数值模型,对比分析两种抗滑桩结构的受力与变形特性,进而探讨柔性材料厚度、柔性材料弹性模量及抗滑桩弹性模量等关键设计参数对刚柔复合抗滑桩受力与变形特性的影响.研究结果表明:与普通刚性抗滑桩相比,刚柔复合抗滑桩可以明显减小桩身弯矩、剪力及桩侧土压力,但会在一定程度上增大桩身自由段和填土的水平位移;增大柔性材料厚度可在一定范围内减小抗滑桩内力和桩侧土压力,但减小程度有限,柔性材料弹性模量对抗滑桩受力特性影响较小;适当减小抗滑桩的弹性模量可以明显降低抗滑桩内力.     

ABAQUS强度折减法分析边坡稳定性影响因素

介绍了强度折减法的基本原理,并在数值分析过程中,以位移计算的不收敛作为边坡达到极限平衡状态的标准,利用ABAQUS有限元分析软件对含有软弱下卧层上边坡的稳定性进行了;限元计算,分析上部与软弱下层土体的弹性模量、泊松比、密度、抗剪强度对边坡稳定性的影响,得出以下结论：土体的抗剪强度与密度对边坡稳定与滑动面的形成有着显著的影响,而泊松比与弹性模量的影响很小．     

框架预应力锚杆边坡支护结构顶部静力位移求解及其所受影响因素分析

框架预应力锚杆支护结构的顶部静力位移是一个重要的变形控制指标.选取梯形土压力模型,基于稳定性极限平衡理论提出采用力法求解其顶部静力位移,分析地面施工荷载和锚杆间距设计参数即第一排锚杆离坡顶的距离、锚杆水平间距和锚杆竖向间距对顶部静力位移的影响.结果表明边坡地面施工荷载和锚杆水平间距对位移影响不明显,而第一排锚杆离坡顶的距离和锚杆竖向间距对边坡顶部位移的影响非常显著.     

地铁隧道土体参数敏感性分析与正交反演

以郑州地铁工程为依托,现场监测数据为依据,采用敏感分析和数值模拟相结合的研究方法进行地铁盾构隧道土体力学参数的反演分析.利用MATLAB神经网络工具箱计算平台,计算分析土体变形量与其对应的力学参数之间的非线性关系,构建BP神经网络的训练结构;以地表竖向监测位移为输入样本值,对土体力学参数进行位移反分析.研究结果表明:影响地表变形的主要土体力学参数敏感度依次为内摩擦角(φ)、弹性模量(E)、内聚力(C)、泊松比(μ).应用FLAC3D软件模拟分析地铁区间隧道盾构施工过程的力学特征,并将其成果作为反演分析的样本数集;杂填土层弹性模量E1为7.60 MPa,内摩擦角φ1为22.5°;粉土层弹性模量E2为19.68 MPa,内摩擦角φ2为27.7°;粉质黏土层弹性模量E3为12.98 MPa,内摩擦角φ3为19.5°.现场应用证明了该方法的有效合理性.     

变形摩擦元件对系统热弹性不稳定性的影响

建立了压力扰动与摩擦元件固连的反对称模态热弹性不稳定模型,应用该模型计算得到了判断摩擦系统热弹性不稳定性的临界速度,分析了弹性模量、泊松比等材料参数对摩擦系统热弹性稳定性的影响,并与Yi Yun-bo和赵家昕的有限元模型进行了对比分析.结果表明,变形摩擦元件对换挡过程影响较大,对蠕行工况影响较小.三种常用摩擦片中,纸基摩擦片TEI临界速度最高,热弹性稳定性最优,石棉摩擦片次之,铜基摩擦片TEI临界速度最小,热弹性稳定性最差;摩擦系统TEI临界速度随对偶钢片比热、导热系数和摩擦片热膨胀系数的增加而增加;随对偶钢片和摩擦钢片弹性模量与泊松比的增加而减小.对偶钢片材料参数不变的前提下,减小摩擦材料比热、泊松比、导热系数和弹性模量,同时增大热膨胀系数可提高摩擦系统的TEI临界速度、提高系统热弹性稳定性.      

基于灰关联分析的加筋土挡墙频率敏感因子

加筋土挡墙振动频率反映其抗震性能,基于ABAQUS建立了加筋挡土墙频率计算有限元模型,计算5种工况下结构体系的前三阶频率,发现墙后土体弹性模量对结构体系的振动特性影响较明显.引入灰关联分析法,以填土弹性模量、泊松比、重度等5个参数为影响因素,分析其与振动频率之间的关联度,得到加筋挡土墙振动特性敏感因子.通过算例分析得到:加筋挡土墙振动特性对土体的弹性模量变化最敏感,其次为内摩擦角,对填土泊松比、重度、黏聚力敏感度较低;土体弹性模量与振动频率呈线性关系,而内摩擦角与振动频率呈二次函数关系,内摩擦角为32°时频率变化最为敏感;两个敏感因子对三阶振动影响趋势是一致的,即先增加后减小,再增加.泊松比、填土重度、黏聚力对振动频率的影响不规律.     

螺栓固结界面接触刚度的虚拟材料建模

提出一种基于统计学模型的粗糙接触界面虚拟材料建模方法,将螺栓固结界面等效为局部的虚拟材料,虚拟材料与两侧接触基体固定连接。基于螺栓固结界面粗糙形貌的Greenwood-Williamson统计学模型描述,推导虚拟材料的弹性模量、泊松比、密度和厚度等材料参数的解析表达式,建立虚拟材料的材料参数与粗糙界面属性参数之间的关系式,分析螺栓固结界面的表面粗糙形貌、基体材料属性对虚拟材料的材料参数和界面接触刚度的影响特性。采用模态实验测试和基于虚拟材料的有限元仿真分析方法,验证粗糙接触界面虚拟材料建模方法的准确性。研究结果表明:虚拟材料的材料参数与法向载荷、界面粗糙度和接触基体弹性模量相关:随法向载荷和基体弹性模量的增加,虚拟材料的弹性模量增大,泊松比和厚度减少;随界面粗糙度的增加,弹性模量和泊松比减少,而厚度增大。螺栓固结界面接触刚度随法向载荷增大而递增,随界面粗糙增大而减小。     

温-压耦合作用下水泥环参数对套管应力影响

套管应力的准确计算是保证井筒完整性的重要基础;但现有理论直接将地应力加载到模型中,计算所得的位移场包含了地层在原始构造应力下所产生的位移;而此位移并非是钻开井眼后所产生的,这样就会对套管应力的计算产生影响。在原有模型基础之上,消除了原始构造应力所产生的位移,建立井筒组合体温-压耦合模型。根据弹性理论,由界面应力、位移连续性条件,推导了组合体在温度和压力共同作用下的应力解析解。研究了水泥环弹性模量、泊松比和厚度对套管应力的影响规律。结果表明,对于低弹性模量的地层,现有模型的套管应力计算值远远高;对于高弹性模量地层会低。对于不同水泥环泊松比,现有模型计算值低。水泥环厚度较小时,现有模型计算值偏高;较大时则偏低。由此可见现有模型存在一定的差异,尤其是对于低弹性模量地层,需要对现有模型进行修正,才能为水泥环参数设计提供正确的理论指导。     

21-6-9高强不锈钢管数控弯曲回弹对材料参数的敏感性

为了研究材料参数波动对21-6-9高强不锈钢管数控弯曲回弹的影响,结合多因素敏感性分析方法和弯曲-回弹全过程有限元模型,建立了高强不锈钢管弯曲回弹敏感性分析系统模型,并采用该模型研究了高强不锈钢管数控弯曲回弹对材料参数的敏感性。结果表明:回弹半径对材料参数的敏感性大于回弹角对材料参数的敏感性;强度系数是影响高强不锈钢管弯曲回弹最敏感的因素,其次分别为弹性模量、屈服强度、硬化指数和泊松比。通过研究还获得了各材料参数对回弹角和回弹半径的敏感性因子以及当各材料参数的输入值与实际值存在15%的误差时而引起回弹角和回弹半径的相对误差值。研究结果在优化试验方案以及提高弯管回弹预测能力等方面具有重要的作用。     

基于堆石体各向异性本构模型的面板堆石坝三维非线性有限元分析

以金钟面板堆石坝为算例,用考虑了各向异性做出修正的E-μ模型进行计算.该模型考虑了蓄水期的主应力偏转问题,对不同加荷方向取不同的弹性模量和泊松比,与E-B模型相比其结果更为合理.     

基于强度折减有限元法的边坡稳定性影响因素敏感性研究

为了研究各因素对边坡稳定性的影响,采用强度折减有限元法分别计算不同黏聚力、内摩擦角、土体重度、弹性模量、泊松比以及坡顶超载大小等因素对边坡稳定性安全系数的影响,运用正交试验安排不同参数的水平组合,对正交设计计算结果进行极差和趋势分析,并与单因素分析法所得结果进行对比分析。结果表明,两种方法所计算出的各个因素敏感度大小具有一致性,在坡顶超载作用下,内摩擦角对边坡稳定性影响最为显著,而泊松比对边坡稳定性的影响最小;黏聚力、内摩擦角、土体重度、超载大小等参数的改变与边坡稳定安全系数大致呈线性变化规律。     

功能梯度材料板弹性模量测定方法的初探

介绍一种测定功能梯度材料板弹性模量的方法,该方法是建立在非均匀材料的物质空间守恒律的基础之上。利用有限元理论将板划分为三角形单元,并建立单元节点处的弹性模量、剪切模量、泊松比和位移之间的关系。此关系表明,当三角形单元节点处的位移被测定后,通过已知的三角形单元中任意两节点的弹性模量和泊松比可计算出第三点的弹性模量和泊松比。数字仿真时假设弹性模量和泊松比均为沿板长度和宽度两个方向变化的指数函数,用有限元软件计算得出功能梯度材料板各个三角形单元节点处的位移。通过这些位移求出的离散分布的弹性模量和泊松比与假设值之间的误差是可以控制在一定范围内的。     

混凝土Lattice模型参数修正及钢筋混凝土锈胀破坏模拟

为了提高混凝土Lattice模型的计算精度,研究了模型参数修正方法.首先,对比分析了根据Lattice模型与实体模型计算得到的位移与应力,发现单一材料模型中位移比和应力比关联参数均与微单元特征长度成线性关系.其次,提出了一种递进式参数修正方法,即对微杆单元横截面面积和弹性模量依次进行修正.然后,采用多参数同步修正的方法,进一步修正了三相混凝土Lattice模型,修正后模型的位移和应力计算误差均不超过5%.基于该修正模型,模拟分析了钢筋混凝土结构的锈胀破坏过程.结果表明,角筋锈胀会引起竖向和水平向裂纹的共同发展,直至贯穿保护层.锈蚀钢筋间净距显著影响裂纹扩展模式;当净距与保护层厚度相当时,易形成钢筋间水平方向上的主裂纹,且主裂纹对其余方向的裂纹具有一定的抑制作用.     

沥青路面力学响应影响因素敏感性分析

以修正的Burgers模型作为沥青混合料本构模型,通过有限元软件分析了荷载大小、加载方式以及面层材料对路表竖向位移、底基层底面水平应力、面层内剪应力以及路表轮迹处竖向应力的影响.结果表明:荷载大小为影响沥青路面应力场和变形场的最主要因素,胎压1.0MPa较0.7MPa的作用效果增大40%,随着荷载的继续增大作用效果将继续增大;沥青路面的主要承重部分为基层以下的结构体,面层材料的类型和力学参数对沥青混凝土路面力学响应影响相对较小.该研究可以为沥青路面的优化设计与力学分析提供一定的理论指导.