一种修正的莫尔-库仑本构模型及其应用

莫尔-库仑本构模型是理想弹塑性的，只考虑了强度随围压的变化，但没有考虑弹性模量随围压和应力水平的变化情况，这不符合地质材料的实际特性.借助于邓肯-张非线性弹性模型对切线模量的处理方法，对M C模型中的弹性模量进行了修正.修正以后，弹性阶段的应力-应变曲线将表现为双曲线.为了将该修正模型写进FLAC3D程序,特编制了前处理程序，并用来对刚性桩的横向承载力进行了数值分析.因为该模型没有对卸载模量重新定义，所以该模型较适合于持续加载的情况.     

合肥膨胀土动弹性模量与阻尼比试验研究

以合肥膨胀土为研究对象,利用GDS真动三轴仪对土体进行循环动荷载试验,研究不同围压、固结应力比对土体动弹性模量及阻尼比的影响规律.试验结果表明,合肥膨胀土的骨干曲线可以由双曲线描述;在相同条件下,动弹性模量随着围压、固结应力比的增大而增大,随着动应变的增大先急剧减小后趋于平缓;动弹性模量的倒数与动应变呈良好的线性关系,最大动弹性模量随着围压的增大呈线性增大,给出考虑围压影响的最大动弹性模量回归方程;阻尼比随着围压、固结应力比的增大而减小,采用 Darendeli 模型及依据阻尼比与应变的经验关系,得到动模量比衰减模型及阻尼比模型;不同围压、固结应力比下阻尼比与动模量比的关系归一化后可以由修正Hardin-Drnevich公式描述.     

软岩S形应力-应变曲线的数值模拟

针对软岩在荷载作用下的变形特征,结合三轴试验提出了软岩四参数本构方程。从数学理论上严格证明了该方程描述的应力-应变曲线的S形特征。该模型的四个参数中,峰值应力及其相应应变可由试验直接获得,另两个参数则需通过优化反演方法获得。在此基础上建立了四个参数与围压的经验关系式,从而可对不同围压作用下的软岩应力-应变曲线进行估算。数值模拟表明该模型能够有效模拟软岩应力-应变曲线的S形特征,能够反映软岩强度与弹性模量随围压增大的特点。     

考虑颗粒破碎的钙质砂双屈服面模型

珊瑚岛礁主要由颗粒形状不规则、多孔隙、高压缩性、易破碎的钙质砂组成。在进行珊瑚岛礁生态开发建设时,由于其地基土钙质砂具有特殊性,有必要针对颗粒易破碎的钙质砂进行本构模型研究,为设计施工提供参考。首先进行不同围压的钙质砂三轴试验并筛分颗粒,得到应力-应变关系曲线及级配变化曲线。试验结果表明：对于同一级配、同一密实度的钙质砂在不同围压下存在不同程度的应变软化和剪胀性,尤其在较低围压下更为明显;存在应变软化和剪胀性的围压范围内,随着围压的增大,其偏应力峰值点和临胀点所对应的轴向应变越大;不同围压下钙质砂颗粒均出现了不同程度的颗粒破碎,且围压越大其颗粒破碎程度越大,细粒含量相对越多。同时,为了准确描述考虑颗粒破碎的钙质砂应力-应变关系,基于分形理论和莫尔-库仑理论建立颗粒破碎指标对峰值内摩擦角进行修正,并结合试验数据对“南水”模型中的切线变形模量和切线体积比进行修正,明确了各材料常数的意义,最终建立了考虑颗粒破碎的钙质砂本构模型。采用Fortran语言将修正的本构模型汇编程序进行模拟,并与试验结果进行对比,两者较为吻合。除此之外,结合引用文献中相关试验数据对所建立考虑颗粒破碎的钙质砂本构模型进行推广验证,结果表明该模型依然能够较为准确的反映钙质砂在不同围压下存在的应变软化和剪胀性。     

小麦堆压缩模量的三轴试验研究

小麦堆压缩模量是有限元模型的重要参数。采用全自动静三轴仪对小麦进行三轴压缩试验,得到小麦试样的应力-应变关系曲线,通过求导给出小麦堆压缩模量的数学表达式,分析围压对小麦堆压缩模量的影响。结果表明:小麦堆压缩模量的大小在应力-应变曲线的各个阶段是不同的。在线弹性阶段,压缩模量较小;在应力强化阶段,压缩模量达到最大值;在剪切面滑动阶段,压缩模量逐渐减小,最后降至约0 MPa;在破坏阶段,压缩模量为负值。在不同围压情况下,即使应力、应变相同,小麦堆压缩模量也是不同的。得到的小麦堆压缩模量的数学表达式,可为涉及粮食散体介质的有限元模型提供参数。     

镍铁渣–黏土–水泥改性土力学特性试验及修正的邓肯–张模型

为研究镍铁渣-黏土-水泥(FNSCC)改性土的力学特性,开展了不同镍铁渣掺入比、含水率及养护时间下FNSCC改性土不固结不排水三轴压缩试验;获得了不同工况下FNSCC改性土试样的应力-应变关系曲线及割线弹性模量,分析了其力学特性影响机理及破坏模式,基于试验结果,建立了适用于FNSCC改性土的修正邓肯-张本构模型。研究结果表明：FNSCC改性土的应力-应变曲线具有明显的应变软化特征;其峰值强度随镍铁渣掺入比减小和养护时间增长而增大,随含水率的增加先增大而后减小。随着镍铁渣掺入比的增大,FNSCC改性土试样的破坏模式由鼓胀破坏向剪切破坏转变;含水率为15%左右的试样,鼓胀破坏特别明显;而随养护时间增长,其破坏模式则由鼓胀变形等塑性破坏向局部张裂等脆性破坏转变。FNSCC改性土的割线弹性模量随轴向应变增加而减小,轴向应变小于2%时,镍铁渣掺入比、含水率及养护时间对割线弹性模量的影响较大;而当轴向应变大于2%后,各因素对割线弹性模量的影响很小。修正的邓肯-张模型能较好地反映FNSCC改性土的应变软化现象;该模型中参数m、n及?与围压近似呈线性关系,模型参数m受FNSCC改性土配比的影响最大,养护时间次之,含水率最小。由修正邓肯-张模型计算得到的曲线与实测曲线吻合较好,验证了该模型拟合参数的合理性。     

软土的等效时间线剪切流变模型

为反映软土剪切流变的非线性特性,建立剪切流变模型,修正了Singh-Mitchell提出的指数型剪切蠕变经验公式,使之适用于低修正应力水平工况.根据黏塑性剪应变-耗散剪应力-等效时间之间的关系方程推导出黏塑性剪应变速率与剪应力和黏塑性剪应变之间的函数表达式.把该表达式和剪切弹性模型相结合,建立了剪切弹黏塑性模型.以此模型为基础,不但获得了有效围压恒定时单级和多级荷载作用下的剪切流变解析解,而且还获得了有效围压和剪应力均随时间变化时的剪切流变积分解答.结果表明,流变模型能够较好地定量模拟三轴固结排水试验中多级加载作用下的剪切蠕变发展过程,合理地反映剪应变随修正应力水平(或剪应力)、有效围压和持续时间等影响因素变化的流变规律.     

小麦力学参数的三轴压缩试验研究

小麦力学参数是仓储结构设计的基础数据,采用三轴仪对小麦进行了三轴压缩试验,获得了小麦试样的应力-应变关系曲线,利用莫尔-库伦准则确定了其强度参数,并计算得到其弹性模量.试验表明:小麦在固结不排水阶段的应力-应变曲线大致分为线弹性、应力强化、剪切面滑动和破坏等4个阶段;随着围压的增大,小麦试样弹性模量增大,在围压为50~200 k Pa时,弹性模量为0.715~2.422 MPa,并拟合出了小麦弹性模量和围压的关系曲线.试验结果可以为仓储结构设计中小麦力学参数的选取及小麦的颗粒流(PFC)数值分析提供依据.     

弱胶结泥质软岩的三向压缩损伤特性

针对西部矿区弱胶结软岩在复杂应力状态下的损伤行为,采用三轴压缩试验和等效应变原理,得到泥岩在三轴压缩下损伤变量的演化规律.基于weibull分布,引入修正系数λ建立可考虑泥岩残余阶段变形的统计损伤本构模型.结果分析表明：在三轴压缩下损伤变量呈先减小后增大的变化趋势,损伤演化过程没有水平段,表明受压时泥岩没有实际意义上的线弹性阶段;损伤变量减增变化的转折点恰好为全应力-应变曲线的屈服点和残余阶段起始点,说明该类泥岩的破坏起始于屈服点;当围压<3 MPa时,损伤起始点随围压增大而后移,当围压>3 MPa时,损伤初始点有前移的趋势,高围压下泥岩的峰前塑性提高,产生整体塑性剪切破坏;本构模型能够较准确地描述泥岩破坏的三阶段.     

不同岩性堆石料三轴试验参数分析

开展了不同围压下软岩和硬岩两种堆石料的室内三轴试验,并对得到的邓肯-张和南水模型参数进行分析,发现不同岩性的两种堆石料均在低围压时表现为应变软化和剪胀特性,高围压时表现为应变硬化和剪缩特性;邓肯-张和南水模型在不同岩性堆石料的剪切强度、弹性模量和体变模量反映上均有差异,模型试验参数均可用于堆石坝的应力、应变计算分析。邓肯-张模型表达式和参数的拟合方法均比较简单、直观,参数的物理概念明确,虽易于被工程师接受和应用,但不能反映堆石料的剪胀特性;南水模型的剪切强度和弹性模量参数取值与邓肯-张模型一致,但在体变模量参数上与邓肯-张模型有别,能更为准确地反映堆石料剪胀特性。另外还发现,采用不同围压三轴试验结果整理得到的模型参数存在明显差异,低围压下三轴试验获得的模型参数用来预测高堆石坝变形得出的结果偏小。从工程安全的角度出发,建议采用高围压下堆石料三轴试验得到的模型参数来预测高堆石坝变形。     

面向对象的系统分析方法及其应用

本文介绍一种面向对象的分析方法,该方法将三种模型——信息模型、状态模型和过程模型综合起来,对应用问题领域进行分层递阶的建模和分析.通过一个实例,本文详细说明了该OOA方法的应用过程.为了使此方法更加实用有效,本文还提出了几点进一步研究的意见.     

Improved analytic methods for coal surface area and pore size distribution determination using 77 K nitrogen adsorption experiment

77 K nitrogen adsorption was the most widely used technique for determining surface area and pore size distribution of coal. Brunauer–Emmett–Teller (BET) and Barrett–Joyner–Halenda (BJH) model are commonly used analytic methods for adsorption/desorption isotherm. A Chinese anthracite coal is tested in this study using an improved experimental method and adsorption isotherm analyzed by three adsorption mechanisms at different relative pressure stages. The result shows that the micropore filling adsorption predominates at the relative pressure stage from 6.8E−7 to 9E−3. Theoretically, BET and BJH model are not appropriate for analyzing coal samples which contain micropores. Two new analytic procedures for coal surface area and pore size distribution calculation are developed in this work. The results show that BET model underestimates surface area, and micropores smaller than 1.751 nm account for 35.5% of the total pore volume and 74.2% of the total surface area. The investigation of surface area and pore size distribution by incorporating the influence of micropore is significant for understanding adsorption mechanism of methane and carbon dioxide in coal.     

智能教学系统中学生模型的构建

介绍了常见的学生模型: 覆盖模型、偏差模型和认知型模型。这三种模型主要是反映学习者的学习基础, 认知能力, 但对于影响学习者的心理因素没涉及到。因此, 本文把影响学习者的心理因素进行了归纳, 根据影响学习者的心理因素提出了一个全面的学生模型, 一个全面的学生模型应该是覆盖模型, 偏差模型, 认知能力、心理模型的综合, 并且用多维向量来表示。     

系统辨识(2):系统描述的基本模型

控制是一切科学问题的核心.数学模型是一切控制问题的基础.事物的运动规律用方程描述就是数学模型.不同学科的发展就是建立其数学模型的过程.本文首次把线性动态系统数学模型分为三类:时间序列模型,方程误差类模型,输出误差类模型;详细介绍了线性系统的一些基本数学模型,包括连续系统离散化和模型等价变换,单输入单输出随机系统模型,多变量系统模型,类多变量系统模型,多输入和多输出系统模型(传递函数阵主模型、子模型、子子模型,多输入单输出系统模型,单输入多输出系统模型等).     

系统辨识(3)：辨识精度与辨识基本问题

系统辨识是研究建立系统数学模型的理论与方法.讨论系统辨识涉及的一些基本问题,包括辨识精度、辨识方法的提出,辨识输入信号的设计,参数可辨识性与系统可辨识性,开环可辨识性与闭环可辨识性,可辨识性与能控性和能观测性的关系,可辨识性与输入信号的关系,以及与辨识方法收敛性相关的激励信号与激励条件,辨识算法收敛分析的基本工具,典型...     

Fusion系统分析

介绍了被称之为第二代面向对象方法Ｆｕｓｉｏｎ方法中的系统分析，及其中的对象模型系统对象模型，操作模型，操作序列模型．     

刚柔复合路面动载响应模型的建立

根据国内外关于复合结构和动力学现有研究基础上,在充分考虑车辆、荷载、地基、路面结构模型的前提下,建立了新型的复合路面结构的模型.给出了相应的层间接触条件、边界条件、荷载条件以及传荷能力,讨论了其应用前景.     

我国股市波动的ARCH类模型分析

股票价格的频繁波动是股票市场最明显的特征之一。ARCH类模型可以成功地预测金融资产收益率的方差。通过对我国股价指数的统计描述，表明我国金融资产收益率存在自回归条件异方差特征，并表现出非正态性。利用ARCH类模型对深圳成份指数的波动进行拟合，结果表明，EGARCH模型对我国股市波动具有较好的拟合效果。     

复合结构等效替代模型的建模原则

利用结构模态势能和模态动能的概念探讨复合结构等效替代模型的建模原则.