PIV测量技术在锚板板周土体变形场研究中的应用

采用粒子图像测速技术对锚板在上拔过程中板周土体的变形进行了研究.首先将图像进行网格划分,利用相关联匹配技术得到了锚板周围土体在峰值点处的位移场,锚板在上拔过程中,锚板上部的土体位移中心部分大,周边小,最大位移与实测位移一致.通过位移场计算得到剪切应变场,锚板两侧形成对称并贯通到地面的剪切带,该剪切带与竖直方向的夹角约为18°,与实际结果一致.测量结果表明:粒子图像测速技术能较好地测定锚板在上拔过程中任意点在任意时刻的位移,从而得到锚板周边的剪切带以及剪切应变的大小分布,对量化分析锚板的变形破坏机理具有重要的研究意义.     

纤维加筋土剪切过程中颗粒运动特征研究

为探究纤维对土体的加固机理,通过离散元法进行直剪试验,分析纤维土与素土在剪切过程中颗粒运动特征。建立素土模型与0.6%纤维含量的纤维土模型,选取3个典型位移点,分析在典型位移点下素土与纤维土的运动特征,得出如下结论：纤维土在剪切部位位移较大,在上部位移较小,体现出了更大的整体性。在峰值位移前,纤维土的大转角区域较素土大。峰值位移后,素土的大转角区域较粗,周围土体基本不存在大转角区域;纤维土的大转角区域较细,周围土体存在大转角区域且呈条状分布。纤维土的大转角主要分布在剪切处与纤维处。素土的剪切带较纤维土的剪切带大。剪切带内纤维土的相对滑动与相对转动都略大于素土。剪切带外纤维土与素土的相对滑动与相对转动相差不大。不论剪切带内外土体的相对滑动与相对转动都随着剪切发展而增加。     

土工格栅-玻璃砂界面细观特性离散元研究

为分析剪切带的形成机制和演化机理,明确拉拔试验中筋土界面参数的宏细观联系,基于离散元数值方法,使用PFC2D软件模拟土工格栅加筋玻璃砂的拉拔试验,并与物理拉拔试验结果进行对比分析.在数值试验中采用分段函数重现格栅非线性应力-应变关系,根据玻璃砂颗粒位移值确定剪切带的平均厚度,重点分析剪切带内接触力链、颗粒位移、颗粒旋转等因素以及大主应力方向与细观组构参数的联系.结果表明,在格栅拉拔位移较小时,离散元数值方法能较好地分析玻璃砂与土工格栅界面之间的力学行为,试样宏观的体积剪胀主要受剪切带内颗粒的运动控制;通过PFC2D程序采用FISH语言开发的颗粒旋转颜色显示程序,显示格栅上下界面砂颗粒出现不同的旋转方式,颗粒位移和旋转形成了一个呈"锯齿"分布的剪切区,揭示颗粒位移和颗粒旋转是剪切带演化的重要特征;接触力的分布及其各向异性演化决定了试样宏观的力学性质和剪切带基本形状;整个拉拔阶段,剪切带内大主应力方向的偏转与接触力各向异性主方向的偏转呈相近趋势.     

平面应变条件下含孔洞土样受内压作用的变形破坏过程

在不同加载速率下,利用自主研制的平面应变模型加载及观测系统对平面应变条件下含孔洞土样进行双轴压缩实验。垂压由试验机施加,土样受到的内压和侧压作用由气囊施加。在对土样施加内压和侧压后、进行位移控制加载前,操控数码相机对喷涂了散斑的土样表面图像进行拍摄,以记录土样在位移控制加载过程中的全部变形过程。利用数字图像相关方法获得土样的位移场,利用能较好滤掉位移场噪声的局部位移最小二乘拟合方法获得最大剪切应变的分布及演变规律。为了定量获得最大剪切应变且分析方便,根据清晰剪切带位置,布置曲折测线并在其两侧布置平直测线。研究发现：当加载速率较低且纵向应变达到一定值时,拉破坏导致土样的孔洞顶部和底部发展出高角度应变局部化带,而当加载速率较高时,未出现上述现象;当纵向应变较高时,在孔洞表面附近,随着向孔洞表面的逐渐靠近,大多数剪切带内测线上的最大剪切应变逐渐增加,而大多数带外测线上的最大剪切应变则逐渐下降;当纵向应变较高时,在离孔洞表面较远处,随着向孔洞表面的逐渐靠近,大多数剪切带内测线上的最大剪切应变逐渐增加,而大多数带外测线上的最大剪切应变则变化复杂。     

土工格栅加筋拉拔试验界面特性细观分析

筋材与填土界面摩擦特性直接影响加筋效果,其技术指标在工程设计中占重要地位.采用离散元法软件PFC2D,通过双轴试验和格栅拉伸试验确定土颗粒和格栅参数,建立了不同界面的加筋土拉拔试验模型,从细观角度对土工格栅与不同填土界面特性进行分析.试验结果表明:格栅上侧水平位移量比格栅下侧大;拉拔过程中格栅两侧的剪切带宽度不相等,格栅下侧剪切带宽度较大;不同形状颗粒间咬合嵌锁程度不同,咬合嵌锁程度越大,其水平位移量越小,剪切带宽度越大.     

循环荷载下砂与钢板界面的弱化机制

针对桩-土界面的循环弱化机制,采用自主研发的大尺度恒刚度界面剪切仪,进行不同剪切位移幅值和初始法向应力下砂与钢板界面的循环剪切试验研究.研究结果表明,界面剪切应力、法向应力与剪切位移关系曲线分别呈“滞回环”和“阶梯”状发展,且随循环次数的增加趋于“扁平”,相邻循环应力应变曲线趋于重合,两者的循环弱化速率均随初始法向应力和剪切位移幅值的增加而增大;同组试验不同循环下的最大剪切应力随循环次数的增加近似呈对数型弱化;循环剪切过程中界面摩擦角的发展趋势与剪切位移幅值密切相关;循环剪切形成毗邻界面1 cm厚剪切带,剪切带内砂土颗粒破碎率达5%以上.     

净砂与胶结砂土Trapdoor试验离散元数值模拟

Trapdoor试验是一种广泛应用于隧道工程中的研究方法,可以对隧道开挖等引起的结构上应力分布变化进行分析。利用净砂与胶结砂土Trapdoor试验离散元模拟研究土体破坏形态、自由门上土压力分布、颗粒位移以及颗粒转动情况。结果表明:净砂和胶结砂土破坏形态相似,从自由门中心向两侧可以划分为破坏区、剪切带以及影响区域;破坏区内颗粒位移较大,剪切带内颗粒转动明显;与净砂相比,胶结砂土破坏土体表面形成裂缝,由于胶结的存在使得剪切带较窄,土体破坏范围和自由门上土压力都较小。     

郯—庐断裂中段应变和位移的定量研究

通过横穿郯—庐断裂中段——沂沐断裂带基底剪切带的应变测量和分析,获得了其剪应变函数和位移函数。     

基于剪切带扩展法的海底斜坡稳定性分析

简介剪切带扩展法（SBP）的原理及其在海底滑坡稳定性分析的应用;以舟山六横岛典型海底斜坡为分析案例,开展基于高斯函数的SBP和极限平衡法（LEM）斜坡稳定性对比分析研究;进行SBP输入参数对剪切带扩展系数R的敏感度分析. 研究结果显示,对于斜坡剪切带破坏长度,当剪切带扩展系数R不大于1时,LEM与SBP得到的滑坡滑裂面区域一致,当R大于1时,SBP计算得到的最终滑动区域比LEM计算得到的区域大;在斜坡发生滑动破坏区域SBP比LEM计算得到的安全系数低;地震影响因素和土体特征位移对R的影响较大.     

基于数字图像的土体剪切带细观结构试验研究

为了研究土体在连续荷载作用下,剪切带的萌生、演化过程中细观结构的变化情况,利用光学测试技术,获取试样观测面在荷载作用下连续变化的数字图像,并结合数字相关法,进行试样表面相对位移场的测量,以确定剪切带通过的区域,进而确定剪切带细观结构的观测区域.在指定的观测区域中,通过观测点区域相互交接的观测方法,进行剪切带内岩土体细观结构观测.通过多组水泥土单轴压缩细观结构观测试验,对所提出的观测方法的可靠性进行了论证.结果表明,只要设置好观测步长,通过上述方法即能采集到剪切带萌生、演化直至破坏的过程中各个阶段的细观结构图像.     

边梁效应的数值模拟

应用Fourier级数方法分析了具有边梁加固的板的弯曲问题，获得了Levy型的准确解，并利用该解模拟了边梁的效应，给出了板的挠度、糨矩及剪力等受边梁刚度影响的数值结果。结果表明：（1）忽略边梁的抗扭能力将导致显著的误差;(2)边梁的抗弯、抗扭性能应综合考虑，而不应作为两个相互独立的因素，否则将会出现板的挠度、内力等随边梁刚度的增大而增大的不合理现象。     

现场发泡夹心墙内外叶墙协同工作性能

为研究现场发泡夹心墙的稳定性、钢筋混凝土挑耳和拉接件参与变形能力、夹心墙的破坏形态和受力性能,寻求改善墙体的变形能力和整体性能的有效手段。制作了13片发泡夹心墙和1片实心墙,进行了平面内的抗震性能试验,分析了一些构造措施对墙体受力性能和变形性能的影响,并分析了竖向压力和保温层厚度对相对位移差的影响,最后,分析了钢筋混凝土梁挑耳和拉接件对协调内外叶墙体工作的能力。试验研究结果表明构造柱的存在可以有效改善墙体的变形能力,并且现场发泡保温浆料具有较高的黏结强度、抗剪强度和抗压强度,对墙体承栽力有一定有利影响。钢筋混凝土梁挑耳在加强内外叶墙连接中起主要作用,而且在保证外叶墙平面外稳定性方面也起主要作用。当墙体严重破坏开裂时,拉接件可以起到对墙体支撑或拉接的作用,有效防止墙面倒塌掉落。拉接件与钢筋混凝土挑耳在夹心墙中分工不同,是协调夹心墙内外叶墙体工作的主要构造措施,应合理设计使各自充分发挥作用。     

钢管混凝土大底盘高层建筑的反应谱分析

通过建立钢管混凝土二阶段连续体计算模型,求解基于钢管混凝土大底盘建筑的二次偏微分动力方程。应用反应谱理论求解其在地震作用下的结构动力响应,得到了结构的圆频率、位移、总剪力、总弯矩等表达式。     

考虑横向剪切变形厚球壳的位移型动力方程

本文基于考虑横向剪切变形的中厚壳的几何方程，物理方法及中面平衡方程，建立关于五个中面位移为五年独立变量的中厚壳的位移型动力方程。该方程退化为中厚球壳及薄壳的位移型动力方程的正确性说明所推导方程的有效性。     

离合式高速飞剪机的动态研究与精度控制

分析了离合式高速棒材飞剪机的响应特性，以及影响和制约其剪切精度的主要因素，提出了提高剪切定尺精度的方法。     

条采沉陷计算的空间分层介质力学法

本文把条带开采工程岩体介质简化为具有开挖孔洞的分层各向同性线弹性空间体，不仅考虑了上覆岩体，而且考虑了煤柱和下伏岩体对岩层和地表移动的影响，给出了适合于条带开采的应力边界条件和垂直位移连续而水平位移可不连续的层间几何接触条件，导出了条带开采岩层与地表移动的计算公式。利用本文给出的空间分层介质力学法，不仅可以计算地表和岩层内部的移动变形，包括水平变形和垂直变形，而且可以探讨条带开采亟待解决的其它理论问题。     

小跨高比梁受剪承载力的计算

根据小跨高比梁的试验资料，分析混凝土和腹筋的抗剪作用，提出受弯构件受剪承载力的统一计算公式，供设计人员参考．     

四边支承钢筋混凝土矩形板抗冲切性能试验研究

对边长比为 2～ 3的四边支承矩形板的抗冲切性能进行了试验研究 .在中心加载条件下 ,研究了四边支承矩形板的破坏形态和支座反力的分布规律 ,分析了影响四边支承板抗冲切承载力的主要因素 .在此基础上 ,提出了中心加载条件下四边支承板抗冲切承载力的计算公式 ,为钢筋混凝土板的设计提供了技术依据     

面向剪切加工的启发式逐级分派矩形排料

通过分析剪切加工排料方案的限制条件和优化目标，提出了针对剪切加工的启发式逐级分派矩形排料算法．该算法通过分级优化保证材料的可剪性，利用启发式信息优选排料方案，最终获得有利于提高剪切加工效率的优化排料方案．该算法在保证可剪性的前提下，兼顾材料的利用率和加工的生产率，运算速度快，实用性强．同时介绍了基于该算法的排料软件的开发及应用情况。     

面向剪切加工的启发式逐级分派矩形排料

通过分析剪切加工排料方案的限制条件和优化目标,提出了针对剪切加工的启发式逐级分派矩形排料算法.该算法通过分级优化保证材料的可剪性,利用启发式信息优选排料方案,最终获得有利于提高剪切加工效率的优化排料方案.该算法在保证可剪性的前提下,兼顾材料的利用率和加工的生产率,运算速度快,实用性强.同时介绍了基于该算法的排料软件的开发及应用情况.