基于Weibull分布的石砌体单轴受压损伤本构模型

石砌体的本构模型是石砌体力学计算和有限元数值模拟的重要基础和前提条件。为了深入研究石砌体单轴受压下的本构关系,基于损伤力学理论,应用双参数Weibull分布函数反映损伤变量,根据石砌体单轴受压应力-应变全过程曲线的特征条件确定其参数,推导并建立了石砌体单轴受压损伤本构模型,将已有试验数据验证本构模型的正确性,并将本构模型与典型的砌体本构模型进行对比分析,最后应用本构模型对已有石砌体拱桥试验进行有限元分析以验证本构模型的适用性。结果表明：所建模型与已有石砌体单轴受压试验结果吻合良好;所建模型验证了石砌体损伤演化的一般规律,符合典型的砌体本构模型的一般趋势;所建模型可应用于石砌体结构有限元分析计算,适用性良好。     

混凝土随机损伤本构关系--单轴受压分析

在混凝土受拉随机损伤本构关系研究基础上 ,进一步研究了混凝土单轴受压随机损伤本构关系 .通过考虑混凝土内部各组项的影响 ,建立了混凝土单轴受压损伤机理模型 .通过引入混凝土细观单元受拉破坏应变分布随机场 ,根据混凝土破坏过程的能量守恒原理 ,导出了混凝土受压破坏的随机损伤本构方程 .将导出的理论结果与试验研究进行了对比 ,效果良好 .     

逆作法施工引起的地铁车站结构关键节点的应力演化

通过有限元数值模拟方法,对盖挖逆作法施工中地铁车站结构的几个关键节点的受力状态和演化过程进行分析.研究表明:施工过程中墙与板连接点处板的上侧受拉而下侧受压,中板与侧墙连接点处由于基坑外侧土的侧向应力释放,使得在负二层土开挖后,中板上侧也由受拉转为受压状态;柱与板连接点处板的上侧受拉而下侧受压,顶板与中柱连接点由于负一层土回弹,在施工初期上侧受压而下侧受拉,在上覆土回填之后应力状态再次转变为上侧受压.计算表明:下置导墙处混凝土的拉应力、剪应力及最大主拉应力和最大主压应力均小于混凝土设计强度值.     

受火(高温)后混凝土的随机损伤本构关系

结合受火(高温)后混凝土的损伤形态和破坏特征,研究了基于损伤随机演化下受火(高温)后混凝土受拉和受压损伤发展的随机演化规律.引入弹簧损伤单元模型,考虑混凝土初始损伤、受火损伤及裂缝闭合下损伤愈合等因子,利用Weibull分布函数进行推演,建立了受火后混凝土单轴抗拉、单轴抗压的随机损伤本构关系模型.通过计算结果与试验数据的对比验证,从理论结果而非试验数据的拟合上解释了受火(影响)后混凝土应力-应变的四大特点,证实了运用随机损伤本构关系反映受火后混凝土破坏机理的可行性.     

硫酸盐、干湿循环和冻融循环耦合作用下混凝土单轴受压模拟

基于硫酸盐腐蚀混凝土单轴受压试验结果,通过对《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)中无腐蚀混凝土单轴压应力-应变关系中的混凝土损伤演化参数进行修正,建立了硫酸盐、干湿循环和冻融循环耦合作用下混凝土单轴受压本构模型。采用修正后的本构模型,以及ABAQUS软件自带的损伤塑性模型,考虑损伤因子的影响,较好地模拟了硫酸盐、干湿循环和冻融循环耦合作用下混凝土的单轴受压行为。有限元模拟结果表明：随着硫酸盐干湿循环次数和冻融循环次数的增大,混凝土最大受压损伤因子逐渐增大,损伤范围也逐渐扩大;最大主拉应力逐渐减小,中部压应力逐渐增大,等效塑性应变逐渐增大,混凝土破坏更严重;破坏均属于最大拉应变强度破坏。所提有限元模型可动态反映参数变化过程中混凝土的应力发展与损伤状态,可应用于硫酸盐、干湿循环和冻融循环耦合作用下混凝土单轴受压的模拟。     

钢筋混凝土拱结构静荷载作用下的非线性行为分析

基于弹性损伤普遍理论,取其三阶近似形式,得到一个含有四个独立参数的损伤本构模型。在该损伤本构模型中,引入一个拉压修正系数,用于描述混凝土材料在受拉与受压状态下损伤行为的不同。采用损伤力学有限元数值方法,对一钢筋混凝土拱结构整个加载过程中的非线性行为进行了详细分析计算,并与试验结果进行对比。研究表明,所建立的损伤本构模型,可较好地反映钢筋混凝土结构的非线性特征与规律。     

一种新的混凝土受拉本构模型

混凝土单轴受拉应力-应变曲线存在形式多样且不统一.根据等效应变假设和损伤力学基本原理,建立了单轴受拉混凝土的弹塑性本构模型,可导出已有单轴受拉本构关系,并能反映混凝土的刚度退化和卸载后的残余变形;提出一类损伤函数和不可逆变形表达式,利用应力-应变曲线特征条件和优化算法确定模型参数;与已有受拉结果相比较,模型的预测结果良好。     

钢筋混凝土面层加固石砌体轴心受压构件材料强度利用系数和可靠度分析

钢筋混凝土面层加固石砌体形成的组合结构轴心受压构件属二次受力结构,面层的混凝土和钢筋强度不能得到充分利用,为此,在极限承载力计算中,引入小于1.0的材料利用系数来考虑这一影响,然而现行规范中未给出该系数取值. 根据石砌体、混凝土和钢筋的本构关系研究的成果和变形协调条件,分析了钢筋混凝土面层加固石砌体轴心受压构件混凝土和钢筋的材料强度利用系数. 根据分析结果并结合相关规范,建议混凝土和钢筋的材料强度利用系数均取0.8. 基于《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB 50068-2001),利用一次二阶矩法（JC法）进行了钢筋混凝土面层加固石砌体轴心受压构件可靠度分析,分析结果表明满足现行规范要求.     

混凝土弹塑性损伤本构模型的动力扩展

在静力弹塑性损伤实用本构模型的基础上,通过将损伤能量释放率阀值粘滞化,建议能考虑应变加载速率影响的实用本构模型.并将阻尼应力引入到本构模型中,使得建议的模型能直接在材料层次考虑刚度阻尼耗能影响.在此基础上,引入受拉塑性应变,延缓受拉损伤的发展,提高模型的稳定性.推导了该模型的计算公式并给出了详细数值算法,将建立的本构模型在ABAQUS中二次开发,通过对Koyna重力坝动力隐式分析表明:刚度阻尼的能量耗散作用能显著增强动力隐式分析的稳定性,引入受拉塑性应变后能增强模型数值稳定性,提高模型计算效率,同时应变率效应对结构的位移反应有一定的影响,且能进一步提高模型的数值稳定性.     

基于三维晶格离散颗粒模型的混凝土反复拉压本构关系模型

为了将三维晶格离散颗粒模型用于模拟混凝土构件在反复荷载下的受力性能,本文建立了混凝土的加卸载应力-应变关系模型.受拉模型中单调加载作用下的本构关系根据有效应力和有效应变确定,反复荷载作用下的加卸载准则依据正应力-应变及剪应力-应变的关系分别建立,保证混凝土的应力-应变关系曲线从受拉状态转变到受压状态时的平滑过渡.在受拉...     

横向预应力砖砌体抗裂性能的有限元分析

通过横向预应力砖砌体有限元模拟分析,研究了横向预应力对砖砌体结构抗裂性能的影响,探讨了预应力对砖砌体受力性能的影响;给出了最大主拉应力产生的位置及裂缝发展的区域.分析结果表明,对砖砌体施加横向预应力可以提高墙体的承载力,改善墙体的抗裂性能。     

溢流坝加固改造之挡水墙结构形式比选

为寻找合适的溢流坝挡水墙加固形式，以湖北省五峰县境内龙洞电站溢流坝改造项目为工程背景，采用Midas FEA建立有限元模型，对比分析砌体挡水墙和混凝土挡水墙的受力状态，比选最适宜的挡水墙结构形式。结果表明，砌体挡水墙无法满足结构的受力要求，其最大竖向拉应力达到砌体挡水墙弯曲抗拉强度平均值的2倍；混凝土挡水墙能够满足结构的受力要求，且有一定的安全储备。故采用混凝土挡水墙加固改造溢流坝，并在混凝土挡水墙的迎水面设置钢筋网，加大挡水墙的埋置深度。     

地震作用下大断面隧道衬砌结构的动力损伤特性

基于混凝土材料的动力损伤特性,建立了其弹塑性损伤本构模型,将该模型应用于强震区某大断面隧道工程,分析了不同地震波入射方向、地震波强度和围岩条件下隧道结构的地震响应与动力损伤规律,探讨了大断面隧道结构的地震损伤特性和破坏机理。研究结果表明：地震波垂直、水平两种入射条件下两者衬砌的压主应力、加速度响应形态相似,但水平入射条件下衬砌结构的应力、加速度响应相较于垂直入射条件更加剧烈;水平入射时衬砌的动力损伤远大于垂直入射时的动力损伤,且动力损伤主要集中于拱腰与墙脚处;围岩条件对隧道衬砌结构的拉主应力响应以及动力损伤有显著影响,V级围岩条件下衬砌结构的最大拉应力是IV级围岩下的5.7倍;隧道结构的地震响应与动力损伤特性也受地震波强度的影响,随着地震波强度增大,应力、加速度响应峰值以及最大动力损伤量均呈现非线性增大趋势,动力损伤随之加剧且由拱腰和墙脚处逐渐向外扩展;在强震区软岩隧道抗震设计以及运营期间震后加固修复应着重注意动力损伤集中的部位。     

考虑现浇楼板影响的砖砌墙体抗震性能研究

基于ABAQUS建立砌体墙片有限元模型,与选取的试验墙片结果进行对比,验证有限元模拟的可信度;再利用有限元模型分别研究现浇楼板、砂浆强度、圈梁截面尺寸、墙顶竖向压应力、开洞率和墙片高宽比对砌体墙片抗震性能的影响。结果表明,现浇楼板、构造柱和圈梁共同构成整体,加强了对墙片的约束,减轻了墙片的损伤;提高砂浆强度等级,墙片的承载力和延性将增大;适当的圈梁截面尺寸能有效减轻墙片的破坏程度;适当的墙顶竖向压应力能显著降低墙片的破坏程度;墙片开洞会降低其承载力和位移延性;增大墙片的高宽比,墙片的承载力将减小,且墙片主要破坏形式从剪切型破坏转化成弯曲型破坏。     

某受损桥墩受力行为仿真分析

以某因撞击受损桥墩为例,建立实体及杆系有限元仿真模型,采用静力分析及有限元建模相结合的方法对桥墩受损后的力学行为进行了分析。研究结果表明:桥墩被撞击时,最大压应力出现在撞击点,最大拉应力出现在桥墩撞击点高程的2侧圆弧面及撞击点内部;受损桥墩裂缝较大处箍筋屈服的概率大;成桥状态验算时,桥墩撞击面壁厚损伤75%工况下的应力及位移的验算结果接近或基本达到规范相应限值,而桥墩撞击面壁厚损伤100%工况下的验算结果不能满足规范相应限值要求;随着桥墩损伤程度的增加,桥墩的稳定系数逐渐降低。     

热动力学框架内的RPC材料弹塑性各向异性损伤本构建模研究

考虑材料刚度的退化,不可恢复应变,非弹性体胀及单边效应,建立了RPC材料的弹塑性各向异性损伤本构关系.采用有效应力张量的正负分解,拉压不同的塑性硬化法则和拉压不同的损伤演化法则对RPC材料的单边效应进行了建模.采用张量型的损伤变量来描述损伤的各向异性,通过四阶损伤效应张量和应变等效假设建立有效构形和损伤构形中的物理量之间的关系.在热动力学框架内,建立了RPC材料的状态势和耗散势,由状态律给出了与状态变量共轭的热动力学广义力与状态变量之间的关系,由动力律给出了状态变量的演化关系,由塑性加载条件,损伤准则和一致性条件给出了塑性乘子和损伤乘子的大小,最终推导出弹塑性损伤切线刚度张量,为数值方法的实施典定基础,讨论了材料参数确定的方法和模型的局限性,为进一步的工作指明了方向.     

自保温榫式砌块砌体受压性能试验研究

自保温榫式砌块是一种新型节能墙体材料．通过对自保温榫式砌块砌体进行的轴心受压试验研究,了解该类砌体受压的试验过程现象,基于试验结果的分析,探讨了自保温榫式砌块砌体的抗压强度、弹性模量、受压应力一应变全曲线,依据抗压试验数据回归得到了砌体的本构方程,研究为自保温榫式砌块在单轴受压状态下进行内力与有限元分析提供理论依据．     

混凝土经历荷载历史后损伤特性研究

混凝土在各种加栽形式下的损伤机制越来越受到工程界的关注．本文首先简单介绍了混凝土损伤特性的研究方法，并从数学形式的角度追溯了损伤变量的发展过程．在此基础上，结合国内外的研究成果，提出了损伤的新概念与研究损伤的技术路线，即分别用经历过荷栽历史后混凝土试件的抗压强度和抗拉强度劣化来定义其抗压损伤和抗拉损伤．然后，对混凝土经历各种三轴受压荷栽历史后损伤的演化规律进行了深入研究，并提出进一步研究应重点解决的问题．