基于二元并联模型的胶凝砂砾石材料本构模型研究

胶凝砂砾石材料是一种贫胶筑坝材料,其应力应变特征不同于常规混凝土,在通过数值模拟对胶凝砂砾石材料的强度进行模拟分析时,无法选用混凝土的本构模型进行计算。通过对不同围压胶凝砂砾石材料应力-应变曲线特征进行分析可知,胶凝材料用量对其本构模型影响较大。对此将表征胶凝砂砾石初始形成状态的堆石体概化为“堆石元件”,将胶凝材料的胶结作用概化为“胶结元件”。基于二元并联概念模型引入经验系数,考察不同胶凝材料用量对材料应力-应变关系的影响,从而建立胶凝砂砾石材料本构模型,并通过大三轴试验数据对本构模型进行了验证。模型计算结果与实验数据拟合度良好,说明该模型可较好地描述不同胶凝材料用量下胶凝砂砾石材料应力-应变曲线非线性特征。     

混凝土MAZARS本构模型在ABAQUS中的数值实现及验证

由于对混凝土的非线性力学行为具有良好的模拟能力,在损伤力学框架内建立起来的MAZARS本构模型已在相关学术界和工程界得到广泛认可,但以非线性分析能力著称的通用有限元软件ABAQUS平台尚未内置MAZARS本构模型。为此,基于MAZARS本构模型基本理论与ABAQUS提供的用户材料模型接口,给出了基于ABAQUS的MAZARS本构模型数值实现流程,进而通过编制UMAT子程序对MAZARS本构模型进行了二次开发。在此基础上,通过开展混凝土单轴拉伸破坏过程模拟验证了程序开发的正确性,并结合混凝土重力坝、拱坝损伤破坏分析进行了初步应用。     

基于应变率相关的非线性损伤模型在高拱坝横缝开度分析中的应用

本文采用应变率相关的混凝土非线性损伤模型以及基于Lagrange乘子的点-点接触直接刚度法，进行了同时考虑混凝土材料非线性以及拱坝横缝接触非线性的高拱坝地震响应分析。研究表明，由于在地震过程中的混凝土非线性软化以及局部损伤开裂的影响，非线性拱坝横缝的开度及分布与采用线弹性混凝土本构关系计算结果有明显的不同，这对于横缝止水的设置具有重要影响。     

十字形钢筋混凝土轴心受压柱三维非线性数值模拟分析

异形柱以其明显优势在我国得到广泛应用。为了研究十字形钢筋混凝土轴心受压柱的性能,以拟静力试验为基础,采用有限元分析方法建立有限元模型,选取Mander约束本构模型,对轴心受压情况下的十字形钢筋混凝土柱进行力学性能分析,讨论了箍筋间距、混凝土强度、配筋率等因素对十字形钢筋混凝土柱力学性能的影响。结果表明箍筋间距、混凝土强度和配筋率对十字形钢筋混凝土柱受力性能的影响都较大。     

塑性损伤模型在板柱节点上的应用研究

大型通用有限元分析软件ABAQUS广泛应用于钢筋混凝土结构非线性分析中,损伤模型是非线性分析主要本构模型,它可以很好模拟混凝土构件的受力性能。通过用ABAQUS对钢筋混凝土板受力性能的模拟,结合试验验证塑性损伤模型的可行性,进一步介绍塑性损伤模型中相关参数的设置方法,采用参数分析法,研究了混凝土膨胀角、黏性系数、受拉硬化、受拉损伤等参数的取值以及混凝土滞回等。分析结果表明:在准确合理建模和设置参数的前提下,可以利用ABAQUS中的塑性损伤模型准确的模拟板柱节点的静力性能,从而减小试验工作量,节约开支。更多还原     

钢纤维高强混凝土梁受剪性能试验及有限元分析

采用非线性有限元模拟与试验研究相结合的方法,以6根钢纤维高强混凝土梁试验为基础,分析钢纤维高强混凝土梁受剪性能。采用ABAQUS分析软件,选择合适的高强混凝土与高强钢筋本构关系,将边界条件和荷载加载到有限元模型上,建立钢纤维高强混凝土梁的非线性有限元模型。将该有限元模型模拟所得与试验所得荷载-变形曲线对比分析,验证模型合理性,并用模型分析试验未考虑因素剪跨比、纵筋率和配箍率对钢纤维高强混凝土梁受剪性能的影响。     

某电站大坝参数反演分析

某电站大坝为混凝土闸坝,根据水电站工程实际情况,采用非线性D-P本构模型,建立三维有限元模型,采用基于多重响应面的位移正反分析法对影响电站大坝变形的不同参数进行反演分析,并将泄洪闸和表孔闸在正常蓄水位工况、设计工况、校核工况下进行变形及应力分析,参数反演基本合理且参数反演方法正确可行。     

混凝土微平面本构理论综述

介绍建立在微观力学基础上的混凝土微平面本构理论、材料参数的确定方法和有限元分析的实施步骤。基于这一理论所建立的微平面本构模型能够描述混凝土在各种应力状态下的强度和变形特征，且所用材料参数极少，用于混凝土结构非线性有限元分析时能获得合理的结构响应     

深厚覆盖层基础均质坝应力变形非线性有限元分析

针对某拟建的位于深厚覆盖层基础上的均质坝,建立了可考虑地基混凝土防渗墙及软弱地基对坝体应力变形影响的有限元计算模型,基于邓肯E—B材料本构模型,采用中点增量法,对该坝施工期和蓄水期的应力变形进行了二维非线性有限元分析计算,获得了不同时期坝体及坝基应力变形的分布与变化规律。     

基于能量法的混凝土循环加卸载动态损伤特性

为了从能量法的角度研究混凝土循环加卸载下的损伤演化特性,利用大型动静力三轴仪对边长为150 mm的立方体混凝土试件,进行不同侧应力、不同应变速率的循环加卸载试验。用改进的Najar能量法,确定了一种新的损伤变量计算方法,对比分析了改进后的混凝土损伤演化曲线与试验所得混凝土应力-应变包络曲线,将修正后的Weibull-Lognormal损伤本构模型对试验数据进行拟合分析。结果表明:新的损伤变量计算方法简单,物理意义明确;改进后的混凝土循环加卸载损伤演化曲线可以分为三个阶段,损伤不变阶段、损伤加速发展阶段、损伤稳定发展阶段;选用的塑性变形公式与试验结果拟合较好;经过修正后的混凝土损伤本构模型能较好地模拟混凝土循环加卸载条件下的应力-应变包络曲线。     

L形混凝土偏心受压柱力学性能数值分析

异形柱与矩形柱相比有明显的优势。为了研究Ｌ形混凝土偏心受压柱的性能,采用非线性有 限元软件ＡＢＡＱＵＳ,对其受力性能进行模拟分析。建立了Ｌ形混凝土柱的有限元模型,计算值与试验值 吻合较好。利用该模型研究了偏心距、荷载加载角度,对Ｌ形混凝土偏心受压柱受力性能的影响。结果 表明偏心距及荷载加载角度对Ｌ形混凝土柱受力性能均影响较大。     

全级配大体积混凝土的内时损伤本构模型

复杂应力状态下全级配大骨料混凝土的强度和变形是混凝土坝体等大体积混凝土结构非线性有限元全过程仿真分析所必需的重要资料。本文结合内时理论和损伤力学理论，在大量试验数据的基础上，考虑尺寸效应和骨料湿筛效应对损伤变量的影响，建立了适用于不同骨料级配混凝土的内时损伤本构模型。该模型不仅摆脱了一般弹塑性中屈服面的概念，而且反映了不同骨料级配混凝土受力时不同的损伤演变规律。应用本文建议的模型，计算了全级配混凝土以及湿筛二级配混凝土在不同应力状态下的应力-应变关系，所得结果与试验数据符合的较好，可作为拱坝及其他大骨料混凝土结构设计的依据。     

基于神经元网络的碾压混凝土材料剪切本构模型研究

碾压混凝土的分层形式对其力学性能有较大的影响．为了全面探讨碾压混凝土材料力学性能及为碾压混凝土结构数值分析提供材料参数，研究和建立了基于损伤的碾压混凝土材料剪切本构模型．由于现场原位抗剪（断）试验条件的限制，试验无法量测出试件的真实应变值．在考虑碾压层面点的强度、应变局部化效应的基础上，基于岩滩水电站现场碾压抗剪（断）试验结果，采用损伤模型的本构形式进行了碾压混凝土剪切本构研究，并建立了基于神经元网络的碾压混凝土剪切本构模型．     

钢纤维混凝土内时损伤本构模型

本文在作者建立的普通混凝土内时损伤构型的基础上，引入纤维含量特征参数对损伤变量影响的系数。建立了钢纤维混凝土的内时损伤本构模型，该模型的特点是：把内时理论与损伤力学相结合，摆脱了古典塑性力学中屈服面的概念，又使模型中的参数和基本方程大大减少；考虑了不同纤维含量特征参数对本构模型的影响；使钢纤维混凝土和普通混凝土间的本构模型有机地联系在一起，便于应用。     

设上游底缝对小湾拱坝坝踵开裂的影响

本文采用混凝土非线性本构模型和破坏准则,对小湾高拱坝设上游底缝的开裂规律进行了初探,分析了无缝和有缝以及干缝、湿缝对拱坝开裂的影响。结果表明：设上游底缝能改善坝踵开裂情况,是改善拱坝坝踵应力状态的有效工程措施。     

钢衬—钢筋混凝土压力管道的非线性有限元分析

本文首先对国外近年来钢筋混凝土非线性有限元方法的研究进展作了述评。文中提供了钢筋混凝土非线性特征的完整本构关系。这些非线性特征包括:混凝土及钢筋的非线性响应;多轴应力状态下混凝土开裂预测;开裂混凝土的裂后特征,包括钢筋暗销作用引起的剪力传递及混凝土张拉硬化现象等。这些本构关系在非线性有限元程序中实现,用于钢衬—钢筋混凝土压力管道的结构分析,包括预测管道的结构响应,裂缝分布及破坏荷载。最后对有限元分析结果与大比例尺模型试验结果及笔者提出的准解析结果作了对照分析。     

混凝土坝抗震加固中钢筋混凝土的动力本构模型

基于复合材料细观力学和混凝土塑性损伤理论,针对混凝土坝抗震钢筋的分布形式和钢筋混凝土材料的力学特征,提出了钢筋单方向分布情况下钢筋混凝土材料的等效模量、等效强度的简化公式,在此基础上建立了整体式钢筋混凝土动力本构模型,并以Koyna坝为例,根据配筋前坝体的地震塑性损伤分析设置了配筋方案,分别运用整体式和分离式钢筋混凝土动力本构模型对该坝进行配筋计算,并进行了三维非线性地震响应时程分析,得到了两种不同配筋条件下坝体的拉应力损伤因子分布及坝顶动位移响应。结果表明,两种模型计算结果比较接近,配筋抗震措施能够明显地减小坝体损伤区的范围,整体式钢筋混凝土动力本构模型在满足计算精度的前提下可提高计算效率、简化模拟计算。     

大体积混凝土结构应力场的粘弹塑性分析方法

根据混凝土材料强度、变形、损伤拉压显著不同的力学特性，分别在拉应变空间考虑粘弹性与损伤耦合、在压应变空间考虑粘弹塑性与损伤耦合，应用应变能等价原理建立了混凝土的粘弹塑性损伤本构模型。在粘弹塑性损伤本构模型中，混凝土的刚度退化和应变软化由正交各向异性损伤理论描述，弹塑性特性由内时理论来描述，内时理论没有屈服面，使模型的参数和方程大大减少，从而简化了非线性计算过程。考虑温度、徐变、自生体积变形、干缩变形等因素的影响，用增量一迭代法建立了大体积混凝土结构应力场的粘弹塑性有限元表达式。     

板偏心受压全过程非线性有限元分析模型研究

以水闸中典型板构件为基础,采用钢筋混凝土非线性有限元分析理论,考虑混凝土本构关系的下降段、钢筋与混凝土的黏结滑移力,建立有限元分析模型,并利用有限元软件ANSYS12.0对板施加偏心距为100mm的面偏心荷载,进行板偏心受压全过程非线性分析计算.结果表明:有限元分离式模型基本符合板在受压过程中的变化规律,采用的模型是可行的.     

高效预应力混凝土T型梁非线性数值分析

以高效预应力混凝土T型梁受力试验成果为基础,采用考虑材料非线性的有限元方法,选取适当的材料本构关系和计算模型,对试验梁进行了受力全过程仿真计算分析,通过有限元分析和试验数据的结果对比,探讨 ANSYS 数值模型分析预应力混凝土结构变形性能的可行性,为实现预应力混凝土结构的“虚拟试验”提供了依据。