粒状土与结构接触面多重剪切边界面模型

针对工程中存在大量的土与结构物相互作用,使接触面的力学特性对土体和结构物的受力变形及其相互作用产生重要影响的问题,利用塑性滑移理论,将粗粒土与结构接触面的宏观变形分解为一个宏观法向变形和剪切面内一系列不同方向分布的相互独立虚拟微观剪切变形;通过虚功原理,在粒状土的状态相关和边界面弹塑性理论框架内建立一个粗粒土与结构接触面的多重剪切边界面模型.每个微观剪切变形包含一个微观剪应力-应变关系和一个微观应力-剪胀关系.引入一个与接触面土体密度和法向应力相关的状态参数,用以描述不同状态下土与结构接触面的变形和强度特性.对不同粗粒土与结构接触面在二维或三维应力条件下的单调和循环剪切试验进行模拟计算,模型预测与试验结果吻合良好,说明模型能够合理地描述粗粒土与结构接触面的非线性力学行为.     

变形介质气藏渗流理论研究的发展及研究意义

变形介质气藏的开采过程是流固藕合渗流过程。常规气藏渗流理论由于没有考虑气藏开采过程中岩石骨架的变形，因此不能准确分析气藏中流体的运动状态。变形介质气藏渗流力学理论正为了解决这一问题而发展形成的。早期主要以研究储层岩石的孔隙度、渗透率与压力之间的关系为主要目的，引入有效应力概念后，建立了线弹性变形下的渗流模型，后又发展到考虑非线弹性变形和塑性变形下流固耦合渗流力学模型，到目前为止，已开始综合考虑渗流、应力和温度场三者之间的关系，并建立了相关的耦合模型。我国变形介质渗流力学理论的研究起步较晚，是在国外理论研究的基础上发展起来的，20世纪90年代以来，随着油气田开发理论的发展，许多国内学者开始对变形介质渗流力学理论进行了深入的研究，并取得了一些研究成果，对我国现阶段主要气藏的开发具有重要的指导作用。     

A new route of fabricating porous polyimide membranes

A novel experimental route to fabricate porous polyimide membranes(PPMs)with ideal air permeability was reported.The polymer solution layer consisting of the corresponding polyamic acid(PAA),solvent,and dibutyl phthalate(DBP)with a boiling temperature of 340℃ was treated by a simple process.The polymer solution layer was first treated at a lower temperature(about 150℃),then the received solid membrane was further imidized at a higher temperature(about 270℃),and finally,DBP was removed from the membrane at a tempcrature above its boiling temperature.The final asymmetric polyimide membrane with a dense skin layer was obtained To improve the air permeability of the polyimide membranes,the polymer solution layer was treated between two substrates.And the PPMs with open pores on both sides are fabricated and the air permeability of the films is improved greatly.     

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.     

焊缝金属损伤演化规律的试验测定

在焊接过程中，焊缝内部会产生各种微观缺陷．为了模拟这些缺陷的发展对结构性能的影响，需要知道焊缝金属的损伤演化规律．基于各向同性弹塑性损伤假定和应变等效假设，采用重复拉伸的试验方法，得到了焊缝金属的损伤演化规律．试验结果表明，焊缝金属具有比较好的塑性变形能力，焊缝的损伤值与材料的累积塑性应变呈线性关系．     

接触面等应力增量比路径单剪试验及模型研究

为研究等应力增量比路径下土与结构接触面力学特性,进行高塑性粘土与混凝土接触面等应力增量比路径单剪试验,获得不同应力路径下应力应变关系曲线。试验结果表明,高塑性粘土能够较好地适应大变形,接触面剪应力与切向应变关系呈剪切硬化型曲线,法向剪胀不明显;接触面剪切强度与应力路径无关,应力应变关系与应力路径密切相关;初始法向应力一定,应力增量比越小,剪应力增长越快,对应的破坏剪应力也越高;无剪胀发生情况下,法向应变与法向应力关系曲线与单向压缩试验具有一致性;应力比与切向应变呈良好的双曲线关系。在试验研究的基础上,基于广义位势理论,将土与结构接触面问题看着应力空间上的二维数学问题,采用塑性状态方程代替传统的屈服面,建立了双重势面接触面弹塑性模型。模型能够反映应力路径、初始法向应力对接触面力学特性的影响,具有一般性,参数能够通过试验完全确定,可以方便地应用于有限元分析,具有一定的应用推广价值。     

正常固结原状饱和黏性土的三剪统一结构性本构模型

基于扰动状态概念,采用非线性弹性本构模型来表征原状黏性土的相对完整状态,将三剪统一强度准则与修正剑桥模型相结合来表征原状黏性土的完全调整状态,提出了饱和原状黏性土结构性本构模型。通过坐标平移法确定的破坏应力比使所提出模型能够反映全应力状态变化下的强度区间效应和拉压差,也能够描述黏聚力在土体受力过程中的作用。为验证所提出模型的正确性,以江西原状饱和红黏土为试验土样,做了排水和不排水条件下的常规三轴压缩试验,将模型计算结果与试验结果进行对比,结果表明,所提模型能够较好地反映江西原状饱和红黏土的力学和变形特性。     

Elasto-plastic analysis of the surrounding rock mass in circular tunnel based on the generalized nonlinear unified strength theory

The present paper aims to establish a versatile strength theory suitable for elasto-plastic analysis of underground tunnel surrounding rock. In order to analyze the effects of intermediate principal stress and the rock properties on its deformation and failure of rock mass, the generalized nonlinear unified strength theory and elasto-plastic mechanics are used to deduce analytic solution of the radius and stress of tunnel plastic zone and the periphery displacement of tunnel under uniform ground stress field. The results show that: intermediate principal stress coefficient b has significant effect on the plastic range,the magnitude of stress and surrounding rock pressure. Then, the results are compared with the unified strength criterion solution and Mohr–Coulomb criterion solution, and concluded that the generalized nonlinear unified strength criterion is more applicable to elasto-plastic analysis of underground tunnel surrounding rock.     

两相多孔介质弹塑性动力反应计算分析的显式有限元方法

应用连续介质力学的基本原理,针对流体饱和两相多孔介质的特点,建立起增量形式的两相多孔介质弹塑性波动方程组,以实现对两相多孔介质弹塑性动力反应的描述．运用伽辽金方法对该波动方程组进行空间离散,得到两相多孔介质弹塑性波动方程组的伽辽金弱式,并应用中心差分法与Newmark常平均加速度法相结合的时域积分方法,对上述波动方程组进行时间离散,构造求解两相多孔介质弹塑性波动方程组的显式时间积分列式,从而形成流体饱和两相多孔介质弹塑性动力反应计算分析的时域显式有限元方法．该方法采用了解耦技术,不需要求解联立方程组,具有节省计算机内存空间和能够提高计算速度等优点．     

Derivation of the work expression and discussion on the effective principle and the phase separation theorem in unsaturated soil

Based on the balance equations for mass, linear momentum, energy in porous media theory and some hypotheses in unsaturated soil mechanics, an expression of the total deformation work W is derived, and with the help of the specific expression of the work, the effective stress conjugated with the displacement of the soil skeleton is suggested by the authors, which has the similar form as the expressions proposed by Wheeler (2003) and some other researchers according to their experience and intuition, but the effective stress presented in this paper is derived on the basis of porous media theory and its assumptions, whose premise and hypothesis are clear. It is also pointed out that due to the complexity of the physical mechanism and various influencing factors, it is impossible in unsaturated soil mechanics to determine the deformation of solid skeleton by the effective stress only, like in the saturated soil mechanics. Besides, by using the expression of the deformation work and the free energy A ^α for each phase, the applicability of the Phase Separation Principle proposed by Passman (1984) in unsaturated soil is discussed, and it is considered that the principle should not strictly apply to unsaturated soil mechanics.     

星形支化聚合物缠结网络的RBZ分子理论

本文对缠结网络聚合物体系提出了一种RBZ分子理论的修正模型。假定Rouse链上缠结小珠摩擦系数被增强,缠结小珠的分布可用一个粒子在无限深势阱中运动的密度函数表示。这种修正使理论与实验数据吻合良好,并且比其它修正方法的模型参数少。理论模型预计,零切变粘度和最大松弛时间随支化度增大而增大,这与实验现象一致。     

非金属厚壁压力管受力与变形弹性分析

非金属厚壁压力管作为1种新型纵向增强的高弹性高分子材料厚壁管，管内注有4．0～8．0MPa液压或气压．在外壁弹性约束情况下，通过对管内注压力与管壁变形进行弹性分析，近似满足工程应用的需要，外壁对管施加工程需要的正压力，非金属厚壁管可简化为受内外均布压力的圆筒，运用压力隧洞理论，对管的胀压力和管内注压力，以履管的径向、环向变形进行了分析和计算，为非金属厚壁压力管的工程应用奠定了基础．     

非金属厚壁压力管受力与变形弹性分析

非金属厚壁压力管作为1种新型纵向增强的高弹性高分子材料厚壁管,管内注有4.0～8.0?MPa液压或气压,在外壁弹性约束情况下,通过对管内注压力与管壁变形进行弹性分析,近似满足工程应用的需要.外壁对管施加工程需要的正压力,非金属厚壁管可简化为受内外均布压力的圆筒,运用压力隧洞理论,对管的胀压力和管内注压力，以及管的径向、环向变形进行了分析和计算，为非金属厚壁压力管的工程应用奠定了基础.     

单自由度体系地震残余变形分析及计算

地震残余变形是结构可修复能力的重要指标,准确分析结构的残余变形对于震后结构性能的评估与控制具有重要意义。基于对不同单自由度(SDOF)体系的弹塑性地震响应的统计分析,研究了不同参数对地震残余变形的影响,其中滞回特性、屈服后刚度、地面峰值加速度(PGA)以及最大弹塑性变形对残余变形的影响较大;同时结合理论分析提出了分别适用于弹塑性Kinematic滞回模型和Takeda滞回模型的残余变形简化计算方法。该方法是以先获得结构的最大弹塑性变形为基础的,能与传统的确定结构最大变形性能的抗震分析方法(Pushover方法)较好地结合。最后,以一钢筋混凝土单柱桥墩为例,详细阐述了所提出的方法进行单自由度体系结构的地震残余变形计算及震后结构性能评估的过程,分析表明基于Takeda模型的结构残余变形的计算结果偏于安全。     

基于增量本构关系弹塑性分析的无网格伽辽金法

在无网格伽辽金法的基础上，采用增量形式的无网格伽辽金法的插值方法，并利用应力应变增量形式表征材料的弹塑性本构关系，在小变形假设的前提下，提出了基于增量本构关系的弹塑性分析的无网格伽辽金法；采用罚参数修正了能量变分方程式，方便地实现了无网格伽辽金法的本质边界条件．对二维平面问题及轴对称问题的计算结果表明：运用增量形式的无网格伽辽金法进行弹塑性问题的数值分析，具有较高的计算精度，且适应性强，从而为材料的弹塑性分析计算提供了一种实用方法。     

Coupled hydro-mechanical analysis of slope under rainfall using modified elasto-plastic model for unsaturated soils

Two modifications for the basic Barcelona model(BBM) are present. One is the replacement of the net stress by the average skeleton stress in unsaturated soil modeling, and the other is the adoption of an expression for the load-collapse(LC) yield surface that can match flexibly the normal compression lines at different suctions. The predictions of the modified BBM for the controlled-suction triaxial test on the unsaturated compacted clay are presented and compared with the experimental results. A good agreement between the predicted and experimental results demonstrates the reasonability of the modified BBM. On this basis, the coupled processes of groundwater flow and soil deformation in a homogeneous soil slope under a long heavy rainfall are simulated with the proposed elasto-plastic model. The numerical results reveal that the failure of a slope under rainfall infiltration is due to both the reduction of soil suction and the significant rise in groundwater table. The evolution of the displacements is greatly related to the change of suction. The maximum collapse deformation happens near the surface of slope where infiltrated rainwater can quickly reach. The results may provide a helpful reference for hazard assessment and control of rainfall-induced landslides.     

聚酰亚胺几何结构和电子结构的分子模拟

依据密度泛函(DFT)理论,利用PW 91方法,对聚酰亚胺二、三和四聚体进行模拟,研究其几何结构和电子结构.模拟结果表明,聚酰亚胺二、三和四聚体中间片断的键长、键角基本一致,采用低聚物中间片断结构,可以表征整个高分子聚合物结构,随着聚合度N的增加,总能量降低,能隙减小.     

多孔介质中滞留聚合物分子的粘弹效应模型

本文对三种不同的人造岩心用部分水解聚丙烯酰胺溶液进行了流动试验,发现在水泥和环氧树脂胶结的不均质石英砂岩心中具有粘弹效应;而在致密的磷酸铝烧结的刚玉砂岩心中未发现粘弹效应。根据测出的残余效应系数分析,认为这可能与岩心的孔隙结构、渗透率等因素有关。对存在粘弹效应的岩心,基于开尔文模型,作者提出了多孔介质中滞留聚合物分子产生回复形变的数学模型。 对于试验曲线,用最小二乘法拟合出流量与时间的关系式,它与聚合物分子回复形变的数学模型具有一致形式,于是本文从理论上论证了滞留有聚合物分子的多孔介质中,在降低水的流动压差至稳定后,流量随时间呈指数变化的规律是滞留聚合物分子的粘弹性造成的。     

单面缺口的韧性断裂参量及其应用

为了在细观力学的空穴扩张比参量的基础上建立压力容器中常见的表面凹抗、机械切口、等缺陷的安全评定方法,提出了采用缺口张开位移作为宏观的工程断裂参量。研究了含轴向缺口的模型容器,分析了单面缺口的变形特点,用大变形弹塑性有限元方法按韧带中达到材料的临界穴扩张比计算缺口张开位移,并与实测值作了比较。