考虑裂尖点的三角单元劈裂法

在模拟固体断裂,尤其是固体中含有较多初始裂纹时,如何有效地处理裂纹和网格划分是一个关键问题．三角单元劈裂法（TEPM）是处理该问题的一种有效方法．在网格划分时,它可以不用考虑裂纹体的几何完整性而直接对裂纹体进行网格划分,然后通过三角单元劈裂技术直接将裂纹的力学性质反映到数值模型中,为裂纹的数值模拟带来了极大的方便．目前,已有的TEPM虽然已经考虑了劈裂单元的块体变形问题,但还没有考虑裂纹尖点问题,由此所产生的误差将随着单元尺寸的增大而显著增大．为了解决这一问题,通过移动最小二乘法将裂纹尖点的位移与其邻域内实结点位移建立了联系,从而能更精确地再现裂纹周边的位移场．数值分析表明,这种考虑裂尖点的TEPM在不用重新划分网格的基础上与传统有限单元法计算精度基本一致,使TEPM摆脱了单元尺寸的限制．TEPM与扩展有限单元法（XFEM）的主要区别在于,TEPM不用处理位移的非连续性问题,也不用结点富集插值技术（Node enrichment）,同时也没有引入额外的自由度,实现过程更为简单．     

大规模p型有限元方程组的修正SSOR-PCG解法

结合p型有限元方程组的系数矩阵具有对称性、正定性、稀疏性和阶谱性等特点，用修正的对称逐步超松驰处理共轭梯度法来求解大规模p型自适应有限元方程组，可以减少每步迭代的主要计算量；利用上一个自适应步的结果初始化迭代序列，可以减少迭代次数，使得总迭代次数和计算时间较原方法大为减少，理论和算例均表明，这是求解大规模p型自适应有限元方程组的一种极为有效的方法。     

基于改进的模糊层次分析法的堤防稳定性评价

堤防关系着人民的生命财产安全,因此堤防的稳定性风险评价具有重要的研究意义。以黄浦江多个堤防工程为依托,构建包含堤身、堤基与环境因素3个准则10个因素的多层次结构,根据各因素对堤防安全系数的影响程度,提出以安全系数影响程度为依据的权重求取方法,确定以各单因素与安全系数的曲线拟合公式为基础的指标评价值函数,建立基于改进的模糊层次分析法的堤防稳定性风险评价模型,解决传统模糊层次分析法主观性高的问题。结果显示该模型的计算结果与有限元数值模拟相吻合。     

岩石细观损伤扩展规律的CT实时试验

利用最新研制的与ＣＴ机配套的专用加载设备,进行了三轴（单轴）荷载作用下岩石材料破坏全过程伯细细胞损伤扩展规律的实时ＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）试验。得到了在不同荷载作用下岩石材料中微孔洞被压密→微裂纹萌生→分叉→发展→断裂→破坏→卸载等各个阶段清晰的ＣＴ图像。     

序列二次规划(SQP)算法在三维下限分析中的应用

采用有限元法和非线性规划的序列二次规划(SQP)算法，解决了三维可静应力场的构造问题．基于刚塑性假设，采用极限分析下限原理，求解了矩形表面基础的承载力问题．算例分析表明，SQP算法在三维下限法中的应用是可行的．     

玻璃纤维土的三轴试验研究

利用室内三轴试验方法对玻璃纤维土的应力与应变特性及加筋效果进行了研究.结果表明：在轴向应变较小(ε1<1%)时,玻璃纤维的加筋作用不明显,随着轴向应变增加,加筋作用逐渐增强;在相同围压下,玻璃纤维长度越长,掺入量越多,则最大主应力差越大,玻璃纤维的加筋效果越好;在相同加筋情况下,试样密实度越高,则玻璃纤维的加筋作用发挥得越早,最大主应力差越大,加筋效果越好;试样含水率越大,则最大主应力差越小,玻璃纤维的加筋效果越差;围压越高,则玻璃纤维的加筋作用发挥得越早,最大主应力差越大,加筋效果越差.     

考虑偶应力影响的应力集中问题求解

针对工程结构计算中应力集中现象，给出了求解该类问题的Cosserat基本方程。采用Cosserat理论从应力函数与偶应力函数出发，根据叠加原理，运用分离变量法求解了无限平板小孔应力分布情况；并从解答出发，经过推导与对比，进一步证明了经典弹性理论与Cosserat介质理论之间的退化关系。说明了Cosserat介质理论求解孔洞等应力集中问题的有效性。     

在役钢筋混凝土结构三维锈蚀层面模型与数值分析

根据锚杆或钢筋端部锈蚀一般是椭球面轮廓线的假定, 给出了三维锈蚀层面的数学模型与任一点锈蚀层面厚度的计算公式. 然后, 把三维锈蚀层面的任一点看成虚拟不连续位移的板单元模型, 给出板单元不连续位移作用下的三维问题的基本解. 再根据锈蚀壳层面的3个基本假设, 建立了三维数值离散化模型, 从而导出了适用于三维数值分析的虚拟锈蚀层面的应力边界方程. 最后, 应用三维有限元法对某巷的锚喷结构进行了数值模拟计算.     

裂隙花岗岩卸载损伤破坏全过程CT实时试验

利用自制的CT专用岩石三轴试验加载设备,完成了单一裂纹岩石卸围压应力作用下损伤破坏全过程CT实时监测试验.得到了非常清晰的裂隙岩石卸围压破坏全过程中从裂纹发展、贯通到破坏等各个阶段的CT图像.结果表明,裂隙岩石的卸载破坏具有突发性.     

高温作用后石灰岩受压破裂过程的声发射试验研究

利用声发射测试和单轴压缩试验相结合的方法,研究了河南焦作矿区的石灰岩在100~800 °C高温压缩破坏条件下的声发射过程,结合不同温度下石灰岩的力学性质,分析不同声发射参数条件下石灰岩在不同受力阶段的声发射特点.结果表明：在高温作用下石灰岩出现了明显的声发射现象;石灰岩峰值应力随着作用温度的升高而不断降低,800 °C以后,峰值应力较600 °C时降幅达50%,但是峰值应变随着作用温度的升高而变化不明显;在400 °C以前,声发射振铃累计数均值随着温度的升高而增加,400 °C后随着温度的升高而不断降低;在600~800 °C时,试样呈现出明显的塑性破坏特征,高温致使石灰岩劣化,声发射试验中,振铃累计数大幅度降低,应力与应变和声发射特征参数变化规律较吻合.