基于拉伸刚化的钢筋混凝土等效本构关系

针对混凝土拉伸刚化影响钢筋混凝土（RC）构件开裂后刚度和挠度,建立了包含3个阶段的钢筋混凝土等效本构关系.该本构关系采用换算截面法得出各临界点的截面惯性矩和中性轴的位置,对比ACI 318和Eurocode 2规范所计算梁的挠度,结果表明:Eurocode 2规范预测的结果更接近试验值.采用非弹性梁弯曲理论对第1阶段进行分析,得出RC弹性模量;第2,3阶段考虑混凝土的拉伸刚化,采用Eurocode 2规范分析梁横截面的性质,得出RC等效本构.      

基于声发射技术的混凝土压缩损伤研究

结合力学特性参数及声发射特征参数对混凝土压缩破坏过程进行分析,结果表明声发射特征参数能有效表征混凝土材料内部裂纹扩展数量及损伤程度.基于小波变换对采集的声发射信号进行瞬态分析,获得了裂纹萌生、裂纹生长和微孔洞压缩、裂纹汇合所对应的声发射信号的时频特征.实验中裂纹萌生、裂纹生长和微孔洞压缩、裂纹汇合所对应的声发射信号的上升时间依次增长,频率依次降低与应变能释放理论相符合.     

基于细观力学方法的冻土本构模型研究

从复合材料的细观力学机理出发研究冻土的材料特性,用混合律方法得到了冻土材料的等效弹性常数,并利用这些弹性常数建立了含损伤的冻土弹性本构模型.对于在不同冰体积含量和不同温度下的冻结砂土,由该损伤本构模型计算的结果与实测的应力-应变曲线比较吻合,表明该模型能够较好地描述实际冻土材料的力学特性.     

基于Youngs界面技术的混凝土中爆炸三维动力计算

为了研究混凝土中爆炸的物理机制,基于三维Youngs界面重构技术,编制了MMIC-3D程序,模拟了半无限混凝土中爆炸空腔的形成、发展、鼓包运动规律等过程,得到了半无限混凝土中爆炸的三维数值模拟结果.研究结果表明,计算结果与实验现象和物理规律一致,本文中的计算方法和程序代码是正确的,可以为工程设计提供依据.     

一种VOF与PIC耦合多物质界面处理算法及其在侵彻问题中的应用

该文针对Euler方法不易于模拟材料动态断裂破坏的问题,提出了一种适用于Euler方法的VOF与PIC耦合多物质界面处理算法.在该算法中,对于较关心的重点分析区域,如物质分界面、大变形区域、断裂破坏区域等,采用PIC方法加入较多的质点进行精确计算,而对于其他区域采用连续输运计算.采用该算法模拟了一系列动能侵彻问题,包括平头弹侵彻均质钢靶板问题、钢弹侵彻混凝土靶板问题等.数值模拟结果与实验结果的对比表明,文中提出的耦合算法能很好地跟踪侵彻穿透过程中的材料变形过程,并且保证了计算精度和效率.     

基于损伤的冻土本构模型及水、热、力三场耦合数值模拟研究

从材料的细观力学机理出发,建立了含损伤的冻土弹性本构模型．对于不同温度和冰体积含量下的冻结砂土,由该模型计算的结果与实测的应力-应变曲线较吻合,建立的冻土损伤本构模型能够较好地描述实际冻土材料的力学性质．利用自行开发的有限元程序,加入所推出的本构关系和所建立的数学力学模型,通过对渠道冻结和冻土路基的水分场、温度场、应力场进行数值模拟计算,得到了比较准确、详尽的符合实际的温度场与应力场、位移场、应变场耦合的计算结果,与前人的计算及实测结果相吻合,规律一致．算例表明该程序能够计算冻土材料的相关物理量,且能很好地描述它们之间的关系．研究在前人的工作基础上,结合青藏铁路路基工程,通过对冻土水、热、力三场耦合机理这一固体力学学科领域的难点问题研究,为冻土工程的设计、施工和维护提供有效的科学依据、分析模型及必要的参考．     

配筋对混凝土动态特性的影响

采用一级轻气炮驱动飞片撞击实验技术,对3种不同配筋率下的钢筋混凝土靶板进行了动力冲击压缩实验,测得不同冲击速度下的应力-时程曲线. 通过Lagrange分析方法对实验数据进行处理,分析了配筋及配筋率对材料性能的影响. 结果表明:在强冲击载荷作用下,配筋率的增加提高了整体的抗冲击性能;钢筋的加入在一定程度上降低了混凝土材料的刚度和强度.     

自锻破片侵彻混凝土的数值模拟

为使串联战斗部中的聚能装药结构在短靶距内形成形状和侵彻能力较好的自锻破片(EFP),通过数值模拟的方法,研究了多级串联战斗部中自锻破片的形成及其对混凝土地下掩体的侵彻过程. 通过设计前级聚能装药结构,既保证了随进弹的装药量,又为随进弹的侵彻开辟了适当口径和深度的孔道. 总结了在计算过程中的几个关键步骤和处理方法;研究了药型罩的壁厚、锥角和聚能装药的起爆方式对EFP的影响. 研究结果表明:在二维轴对称的计算模型中,环形起爆方式有利于形成质量较好的EFP;聚能装药的壁厚越大,EFP的直径越大,侵彻深度越小;聚能装药的锥角越大,EFP的直径越大,速度越小.     

含损伤的冻土动态本构模型研究

为研究冻土动态本构关系,基于损伤理论研究冻土的变形过程,用唯象模型将冻土看成黏性体和损伤体的并联组合体,并且利用强度理论以及复合材料等效夹杂原理获得冻土在冲击载荷作用下的动态本构模型及其参数的确定方法. 利用分离式霍普金森压杆(SHPB)对冻土进行冲击加载实验,获得冻土在不同应变率冲击载荷作用下的应力-应变曲线,实验结果表明冻土具有明显的应变率相关性. 对比实验曲线和理论曲线可以看出模型计算与实验结果吻合良好,说明了建立模型的方法是可行的,且该模型能够很好地反映冻土动态加载过程的主要特征.