皖江区域马鞍山段砂土邓肯-张模型参数试验验证

皖江区域是我国经济发展迅速、基础设施全面推进的中部区域。在基础建设中寻求简捷而贴近实际的计算方法成为设计计算关键环节。邓肯-张双曲线本构模型能较好反映土体非线性特征,概念清晰,易于理解,在工程界中得到了广泛应用。文中选取皖江区域马鞍山段典型砂土层取样试验,分析土体抗剪强度和变形特征,率定邓肯-张模型计算参数。在编制邓肯-张双曲线非线性土体本构模型有限元计算程序基础上,开展砂样土体自重应力平衡、等压固结和轴向应变剪切破坏过程有限元数值计算验证。结果表明:邓肯-张模型参数正确,可为采用有限单元法分析皖江区域砂土地基沉降及稳定性提供依据。     

砂土的三剪统一本构模型

以修正剑桥模型为基础,基于三剪统一强度准则,推导出砂土的三剪统一本构模型,并编写了相应的ABAQUS二次开发子程序。对松砂进行了排水和不排水条件下的常规三轴压缩试验,利用二次开发后的ABAQUS软件模拟了试验模型的应力状态。数值解与实验结果符合较好,证明模型推导和二次开发编程的正确性。在此基础上,模拟不同排水条件下真三轴压缩试验,讨论了中主应力影响系数对应力应变曲线的影响。更多还原     

饱和砂土剪胀性本构模型试验研究

本文结合目前国内外砂土剪胀理论前沿课题,以饱和砂土的剪胀机理及本构模型为研究对象,通过大量的固结不排水(CU)和固结排水(CD)三轴试验,对基于材料内部状态的饱和砂土剪胀性本构模型进行了试验验证.     

描述饱和砂土剪切特性的一个热力学本构模型

砂土的力学特性十分复杂,与其所处的物理状态直接相关,表现为松砂的剪缩以及密砂的剪胀特性,受相对密度和有效围压的共同影响。为有效地描述饱和砂土在不同物理状态下的剪切特性,基于颗粒物质热动力学理论,考虑颗粒层次能量耗散机制,并结合引入状态参数的剪胀方程,发展一个饱和砂土的热力学本构模型。该模型形式较为简单,不涉及屈服准则、流动法则等概念,而是引入颗粒熵和颗粒温度的概念来描述砂土内部的不可逆变形,并通过迁移系数和能量密度函数将饱和砂土内部的能量耗散机制与宏观力学行为建立联系。模型可以反映饱和砂土在剪切过程中由于相对密度和有效围压的变化对土体强度和变形特性的影响。基于模拟计算结果与等向压缩、三轴不排水以及排水剪切试验结果的对比,验证了模型描述饱和砂土剪切特性的能力。     

土体硬化模型参数试验研究及其在南昌地区基坑工程的应用

基坑开挖数值分析的关键在于土体本构的选择和计算参数的合理选取,硬化模型（HS模型）是应用较为广泛的模型之一。通过采用GDS空心扭剪试验仪（SS-HCA）和常规固结仪完成大量室内试验,获取了南昌地区软土层的硬化模型参数,对各层土参数中模量之间的比例关系进行探讨,并将试验得到的结果与相关文献的结果进行比较和总结。运用PLAXIS有限元数值计算软件,对南昌某地下室深基坑工程进行数值模拟,土体本构模型采用程序内置的HS模型。结果表明,围护桩深层水平位移的实测数据与数值计算结果基本吻合,表明获取的HS模型参数及方法适用于南昌地区基坑开挖的数值分析。     

状态参量与砂土剪胀性判别方法

论述了砂土剪胀性特点和状态参数概念.通过对现有试验结果的对比分析,建立了相变线的概念,提出了相变孔隙比和相变应力比的定义和计算公式.提出了状态参量的计算公式和依据状态参量判别砂土剪胀(缩)的具体方法,并建立了砂土的剪胀比计算公式.为建立砂土本构模型提供依据.     

ABAQUS显式分析梁单元的混凝土、钢筋本构模型

目的 为准确模拟地震作用下钢筋混凝土梁柱构件的弹塑性受力特性,解决ABAQUS软件显式分析模块缺乏用于三维梁单元的混凝土本构模型及钢筋本构模型的问题.方法 采用的混凝土单轴本构模型考虑了箍筋对混凝土的约束影响以及混凝土裂面效应的影响,钢筋单轴本构模型合理考虑了Bauschinger效应,利用ABAQUS用户子程序接口VUMAT进行二次开发,编制了用于显式动力分析的梁单元混凝土、钢筋本构模型的计算程序,并对往复荷载下钢筋混凝土柱受力性能进行了数值模拟.结果 通过与ABAQUS自带的钢筋本构模型对比,验证了采用笔者给出的混凝土与钢筋本构模型能够较好地反映钢筋混凝土柱在低周往复荷载作用下的滞回性能以及双向弯曲耦合性能.结论 数值模拟结果与试验结果吻合良好.笔者开发的混凝土、钢筋本构模型能够用于混凝土梁柱构件在复杂受力状态下的动力非线性响应分析.     

超固结土的蛋形弹塑性本构模型

为了描述超固结软土在不同应力条件下的强度变形特征,以蛋形函数为基本框架,建立并发展适用于超固结土体的弹塑性本构模型. 通过对一系列超固结土应力路径三轴压缩试验结果的分析,探讨土体在超固结状态下塑性应变的发展规律(剪胀/剪缩). 在先前提出的旋转塑性势面流动法则基础上对其进行发展与改进,引入峰值应力比,构建剪胀状态下归一化塑性势面旋转角与应力状态参数之间的近似线性关系,以满足超固结土的塑性变形特性. 结合基于等效硬化参量的广义塑性功硬化原理构建超固结软土的蛋形弹塑性本构模型. 将三轴压缩试验数据与数值预测结果进行对比以验证模型有效性,结果表明该模型可以有效反映超固结软土在不同加载条件下的应力应变特性,比如软化与剪胀.     

非线性弹粘塑本构模型开发及应用

讨论了岩体非线性流变的复杂力学行为,基于Peirc比例因子,提出一种非线性弹粘塑性本构模型,并推导了有限元应力返回算法及一致切线模量。根据ABAQUS的UMAT格式要求,编制了相应的接口程序,将该模型引入ABAQUS中。数值试验结果表明,所建立的非线性弹黏塑性流变模型可以统一描述不同应力状态下的蠕变过程,具有广泛的适用能力。采用该模型对岩石隧道进行弹粘塑蠕变数值计算,得到了隧道拱顶下沉及接触压力的随时间的变化规律。结果表明该模型是正确和可靠的,具有良好的应用前景。     

反映物态变化的砂土状态参数本构模型

基于状态参数Ψ、峰值应力比、相态转换应力比、依赖于状态的剪胀方程和一个双曲线的应力应变关系,建立了一个静力条件下能统一反映密度和压力对砂土变形特性影响的本构模型。该模型具有8个材料参数,都能从常规三轴试验中确定,模型能很好的模拟不同密度和不同固结压力下砂土的这些变形特性,通过数值试验初步验证了模型的合理性。     

基于最小二乘支持向量机岩土本构模型的有限元分析

有限元分析在岩土工程中有着非常重要的作用,本文基于最小二乘支持向量机理论建立了岩土本构模型,并结合有限元理论分析了ABAQUS在求解非线性问题的基本原理和具体过程。利用ABAQUS中UMAT接口将最小二乘支持向量机岩土本构模型用于一隧道工程开挖实例分析,结果表明其最小二乘支持向量机本构模型用于有限元分析的可行性和优越性。     

二维完全耦合有限元地震分析程序SUMDES2D

SUMDES2D是二维完全耦合有限元地震分析程序,可用于分析土工结构在多向振动作用下的地震响应.该程序是基于动量守恒和质量守恒两个物理定律,以及分别描述土骨架、孔隙水和渗流等3个本构关系的有效应力分析程序.程序中嵌入了基于与状态相关的剪胀性的临界状态砂土模型.该程序不仅能给出土结构的总体响应,如位移、孔隙压力和加速度等,且能给出土单元局部的应力路径和应力应变关系.介绍了SUMDES2D的理论推导,举例说明该程序在土坡流动液化变形分析中的应用.     

钢纤维混凝土动态本构模型及其有限元方法

利用改进的BP神经网络,以钢纤雏混凝土的分离式霍普金森压杆试验数据为训练样本,建立了钢纤维混凝土的隐式动态本构模型。以显式动态有限元软件ABAQUS／Explicit为开发平台,采用FORTRAN语言编写了材料用户子程序VUMAT,将神经网络表达的材料动态本构模型嵌入到有限元计算中,实现了冲击荷载下钢纤维混凝土结构响应的数值模拟。算例显示,建立的本构模型和相应的有限元方法是有效的。     

模型参数对邓肯-张非线性弹性模型应用影响研究

岩体破坏模型重要影响因素之一是岩体本构模型,邓肯—张模型是岩土工程中应用最为广泛的土的非线性弹性本构模型.本文对邓肯-张非线性弹性模型的影响因素进行了分析,并结合实例说明,本构模型中有关参数的取值和匹配对模型的应用和工程计算均有较大影响.     

基于摩尔库仑准则的膨胀土弹塑性本构模型及其数值实现

膨胀土的应力应变关系与含水量的变化有关,通过室内试验对膨胀土的变形、强度以及膨胀参数与含水量之间的关系进行研究,以湿度应力场理论为基础,提出了一个具有工程实用价值的基于摩尔库仑准则的膨胀土弹塑性本构模型。依据FLAC3D数值模拟软件所提供的二次开发程序,给出了该膨胀土弹塑性本构模型二次开发程序过程的基本原理以及模型的程序框图。结合渗流软件计算的湿度场分布,进行膨胀土基坑边坡实例验算,验证了该本构模型的正确性。     

有限单元法在基础设计中的应用

有限单元法随着计算机的发展而迅速发展,在土木工程中应用越来越广泛,有着其他方法无可比拟的优点,同样在基础设计中有限元法也得到了应用,以筏板基础有限元计算为例,阐述了计算软件利用有限单元法计算的步骤.     

测绘网络计算平台设计

测绘网络计算平台在技术方面,把测绘计算功能进行集成并实现网络共享,用户可以在网络上很方便地实现测绘计算,该计算平台改变原来单机版软件数据存储模式;在应用方面该平台提供给教育部门以及与测绘有关的研究和生产单位,同时该平台模式还有利于行业标准的统一.     

软土弹塑性损伤有限元分析

目的从损伤力学的角度,对传统的剑桥模型进行修正．方法通过建立一种土体损伤演化本构模型,研究常见的中心差分、Galerkin差分和全隐式差分等3种格式对Biot固结损伤有限元分析的影响变化规律．结果3种差分格式对利用Biot固结损伤有限元计算路基沉降和孔压时的影响很小,得到的解答基本一致;但Crank—Nicholson差分、Galerkin差分和全隐式差分等这三种积分常数在影响材料损伤发展方面不同,Crank—Nicholson差分影响最小,而全隐式差分影响最大;在影响材料硬化率方面,影响规律与损伤发展影响规律正好相反,即Crank—Nicholson差分影响最大,而全隐式差分影响最小．结论修正后的模型对于解决包含此类问题的工程难题具有一定的参考价值．     

土本构模型研究的现状及展望

土本构模型课题，是理论土力学中最基础、最重要的研究内容。正确建立并合理应用土本构模型，对于提高岩土工程的计算精度，具有重要意义。论述了土的非线性弹性模型、弹塑性模型、粘弹塑性模型、结构性及损伤模型、内时模型等研究领域的主要成就和最新进展；结合2l世纪岩土工程发展方向，对诸如建立复杂应力状态本构模型、非饱和土本构模型、结构性模型等有待深入研究的领域的发展动向进行了展望。     

黄河流域冲积层本构模型的深基坑适用性研究

以沿黄河流域不同地区地质力学特征差异较大的3种类别基坑为工程背景,分析所甄选的5种本构模型各自的屈服特征及适用条件,结合厚冲积层典型流域的地质力学参数特征,采用有限差分法模拟软件二次开发平台及实测数据,研究了各自区域基坑开挖结构变形所匹配的本构模型。研究表明：沿黄河冲积流域线,地质力学特征出现较大差异,总体上来说东部颗粒级配较好,西部地层深处以未固结的粘土和细砂为主;简尼模型能较为准确模拟济南基坑围护桩变形特征,邓肯张模型可表征该地区基坑地表的沉降变化发展规律;摩尔库伦模型在拟合郑州地区主动土压力时具有较高的精准性;修正剑桥模型在跟踪兰州地区基坑锚索轴力随时间变化的轨迹时与实测数据较为吻合。