多孔岩石中应力波传播特性及震源函数

建立了两种着重描述多孔岩石的塑性压缩(孔隙坍塌)机理的弹塑性本构模型,分别为将孔隙压实过程计入P-V关系的变模量理想塑性包络面模型和将孔隙演化行为计入帽盖的双屈服面帽盖模型.在此基础上,对地下球形药包起爆引起的弹塑性波在多孔凝灰岩中的传播过程进行计算,揭示了多孔岩石中应力波传播的一些基本特性.并采用改进的帽盖模型,研究了多孔凝灰岩中地下爆炸震源函数的特性,着重分析了孔隙度对震源函数的稳态值、拐角频率以及过冲特性的影响.     

岩石连续损伤统计本构模型

基于岩石微元强度概率分布理论 ,以Drucker Prager破坏准则为统计分布变量 ,建立了理论的岩石损伤变量演化方程和三轴条件下岩石损伤弹性统计本构模型。利用任意条件下的三轴试验数据 ,用曲线拟合法和极值法求解了所建模型的参数 ,并用试验结果对所建模型进行了验证。模型计算结果与试验结果吻合较好 ,这说明用Drucker Prager准则为统计分布变量建立的损伤模型能够较好地反映岩石内部缺陷分布和变形特征 ,表征岩石材料在弹性阶段的本构关系。     

岩石损伤软化统计本构模型

假定岩石微元强度服从Weibull分布,Hoek-Brown强度准则作为岩石微元统计分布变量,利用等效应变假说,经过严格的数学推导,得到了岩石在三维应力作用下的损伤统计本构模型,并用试验资料对模型进行了验证.验证结果表明:模型理论曲线和试验曲线具有较高的吻合度,能够比较好地反映应变软化型岩石的应力—应变关系和破坏的全过程.从而证明了该模型的合理性和可行性,具有广泛的应用前景.     

不同间距下相邻基坑相互影响数值分析

采用小应变硬化土(HSS)土体本构模型,建立同步开挖间距为1~8倍基坑开挖深度的相邻基坑有限元模型.考虑固渗耦合,分析不同基坑间距对坑间土堤沉降、支护桩弯矩和位移的影响.分析结果表明:相邻基坑间距小于等于4倍基坑开挖深度时,相互影响较强,需考虑相邻基坑施工引起的共同沉降,可采用有限土压力理论来对支护结构进行受力变形分析,减小桩径和配筋;间距大于4倍基坑开挖深度时,相互影响较弱,坑间土堤变形接近独立基坑,对支护结构的内力及变形影响也较小.     

弹塑性损伤本构方程及计算

本文根据名义应力与有效应力之间的关系,导出了屈服函数在损伤情况下的表现形式。用加、卸载弹性参数的变化规律确定损伤变量的演化方程;用三次B样条函数对应力—应变全过程曲线进行分段拟合。最后,由文[12]中本构方程的一般关系式导出了各向同性弹塑性损伤材料本构方程的具体形式,并由所编有限元程序对文[1]中的实验结果进行了计算分析。     

混凝土细观损伤破坏过程的数值模拟

在细观层次上,把混凝土看作是由水泥砂浆、骨料及二者之间的界面组成的复合材料,应用渐变网格剖分方法对随机投放的骨料、界面和水泥砂浆进行网格剖分,删除多余节点,重新排列节点顺序,生成三维随机骨料分布的细观有限元数值模型.利用该模型分别进行了混凝土的单轴拉伸、压缩、劈拉和梁弯曲等数值试验,分析了不同界面参数、不同砂浆损伤参数、不同加载形式对混凝土试件的变形特点、破坏形式以及承载能力的影响,探讨了混凝土宏观力学性能(如应变软化和剪胀等性质)的细观机制.     

隧道支护结构蠕变特性试验和非线性蠕变模拟

采用MTS815液压伺服系统对深埋隧道支护结构混凝土试件进行了三轴蠕变试验,分析了支护结构的蠕变特性,依据蠕变曲线特征求出了非线性蠕变参数。建立了考虑深埋隧道施工过程、围岩和支护结构蠕变特性的有限元数值分析模型,分析了围岩和支护结构的蠕变特性,得到了隧道初期支护和二次衬砌的位移特征及其不同位置处的有效应力和最大剪应力特征。隧道支护结构的位移、应力随时间的变化特征与不考虑蠕变效应有较明显的不同,计算位移与实际监测结果基本一致。对于深埋隧道,应该考虑围岩和支护结构的蠕变特性。     

混凝土损伤类本构关系研究现状与进展

从弹性与弹塑性损伤、各向同性与各向异性损伤、静力与动力损伤、宏观唯象以及细观和微观损伤、局部化与非局部化损伤5个层面介绍了国内外在混凝土损伤类本构关系领域的研究历史和进展情况,并对涉及本构关系的损伤演化规律、本构数值方法、损伤物理机理等内容进行了讨论.从对比分析可以看出弹性以及各向同性损伤模型的构建简便、计算成本低,弹塑性损伤模型适于模拟不可恢复变形,各向异性和微、细观损伤模型能更客观而全面地描述混凝土非线性物理机制,非局部化损伤模型在模拟应变局部化现象以及克服网格依赖性方面具有优势等.通过分析各类模型的建立方法、基本特征、适用范围等,架构起空间多维视角的研究框架,揭示出该领域一些热点问题,并对其研究前景进行了展望.     

基于实验的TiNi合金塑性本构关系和数值模拟

针对TiNi合金准静态拉伸中的特殊现象,以万能材料试验机(MTS)上所获得的实验数据为基础,结合弹塑性理论,把一种形状记忆合金的本构关系从一维推广到了三维。同时为ABAQUS数值模拟编写了用户子程序UMAT,模拟中观察到了TiNi合金的异常断裂行为,和实验现象保持了良好的一致性,这为形状记忆合金的实验设计提供了理论参考。     

Zr基大块非晶合金在过冷液相区内的本构关系的研究

在Zwick/Roell力学性能试验机上进行Zr₅₅Cu₃₀Al₁₀Ni₅大块非晶合金在过冷液相区的压缩试验, 根据应力-应变曲线的过冲现象, 提出了Maxwell-Pulse本构模型, 该模型由蠕变函数耦合脉冲函数得到. 通过对虚应力模型和脉冲指数模型的拟合, 得到了Maxwell-Pulse本构方程的各项参数. 对比试验及拟合所得的数据及曲线, 两者的真实应力-应变曲线吻合较好, 且能反映出应力过冲现象. 又通过数值模拟和杯形零件成形试验验证了该本构方程适于描述Zr55Cu30Al10Ni5大块非晶合金在过冷液相区的力学行为.