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相似文献
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1.
岩石混凝土类材料损伤局部化分叉研究及应用   总被引:3,自引:0,他引:3  
针对岩石混凝土类材料 ,提出了损伤局部化分叉模型。根据材料发生损伤局部化分叉的充要条件 ,对平面应变和平面应力情况下单轴拉伸、纯剪以及单轴压缩情况下的局部化结果进行了分叉分析 ,并通过数值模拟分析比较 ,说明文中模型是可行的 ,且已应用于拱坝坝踵开裂分析中。  相似文献   

2.
裂隙岩体损伤局部化与裂隙扩展状态密切相关,裂隙扩展到一定长度后裂隙的扩展状态发生分叉,一部分裂隙继续扩展,另一部分裂隙停止扩展。裂隙岩体损伤局部化是由裂隙扩展状态分叉产生的,损伤局部化起始位置也取决于裂隙扩展状态。通过对多裂隙扩展状态的分叉分析,得到了含矩形分布裂隙岩体损伤局部化弯折裂纹临界扩展长度及临界应力。根据系数矩阵的特征值与特征向量,确定了裂隙岩体损伤局部化的位置,而且考虑了裂隙之间的相互作用。最后,通过算例分析得到了裂隙岩体损伤局部化临界应力与裂隙列间距、行间距、围压和原生裂隙倾角的关系。  相似文献   

3.
现有的弹塑性本构模型多数是基于共轴理论建立的,且只在三轴压缩应力条件下得到验证,因而不能合理描述真三轴状态下砂土的力学特性。为此,改进三维本构模型屈服函数的π面形态,运用非共轴分叉理论对真三轴状态下砂土的分叉强度与分叉前的应力应变关系进行分析。理论分析表明,真三轴条件下中主应力对分叉前应力应变曲线及分叉特性有着显著的影响,其中中主应力比超过0.2时应变局部化产生并决定了土体的峰值强度。真三轴试验结果与传统的共轴分叉理论的预测结果进行对比分析,验证了非共轴分叉理论预测的合理性。  相似文献   

4.
材料的非稳定性分析及局部化剪切带分叉分析是当前固体力学研究的前沿课题.本文试图将二者引入到岩石力学研究中,从理论上解决两个问题第一是岩石材料在峰值点后的变形稳定性问题;第二是岩石材料在单轴压缩及常规三轴压缩应力状态下的破坏形式问题.为此,首先建立了岩石材料的应变软化损伤模型,用于这两个问题的分析;其次运用经典稳定性问题的能量准则分析了获得岩石材料应力-应变全过程曲线的条件及岩石材料在峰值点后的损伤变形稳定性问题;最后,采用弹塑性材料的不连续分叉准则分析了岩石材料在单轴压缩及常规三轴压缩应力状态下的破坏形式.根据上述内容,全文分为3个部分,各个部分的主要工作及成果如下第一部分分析了岩石的基本变形性质,引用Frantziskonis和Desai损伤模型的概念,建立了能够反映岩石材料基本变形性质尤其是应变软化特征的损伤本构模型,并与实验结果进行了对比,证明该模型是适用的.第二部分介绍了结构及材料的稳定性问题的基本概念及基本理论和岩石力学中的稳定性问题及其研究现状.运用稳定性的能量准则,分析了获得岩石材料应力-应变全过程曲线的条件.除了在刚性压力机上,采用位移控制的加载方式,获得岩石材料的应力-应变全过程曲线外,在普通压力机上,如果采取适当的措施,无论是何种加载方式,均能获得岩石材料的应力-应变全过程曲线.运用稳定性的能量准则,分析了岩石材料在峰值点后的变形稳定性问题.证明了岩石材料的峰值点仅是一个分叉点而非失稳点,并提出了分叉点和失稳点的判别方法.模拟计算结果说明上述结论是正确的.第三部分介绍了岩石材料脆性破坏的基本特征及在单轴压缩和三轴压缩应力状态下的破坏形式和弹塑性材料分叉研究的基本理论以及岩土材料分叉研究的现状.采用不连续分叉理论,对岩石材料轴对称问题进行了局部化剪切带分叉分析.结果表明,单轴压缩应力状态下的岩石材料的脆性破坏形式是张破裂的;而常规三轴应力状态下岩石材料的脆性破坏形式是剪切破裂的,不存在张破裂的形式,剪切带方位角随围压的增加而降低.模拟计算结果表明在单轴压缩及低围压三轴压缩状态下,岩石材料的局部化剪切带发生于峰值应力之后,峰值应力点附近.但随着围压的增加,局部化剪切带分叉点将逐步远离峰值点,岩石材料的破坏逐步呈现塑性破坏的特征;当围压增加到一定值时,局部化剪切带将不会发生,此时岩石材料的破坏为塑性破坏形式.  相似文献   

5.
平面应变问题非连续分叉统一解   总被引:5,自引:0,他引:5  
运用统一强度理论 ,对弹塑性材料的非连续分叉现象进行了研究 ,获得了非关联弹塑性材料在平面应变条件下非连续分叉的起始方位角以及相应的硬化模量的统一解析解形式。由于考虑了材料的非关联流动以及拉压异性 ,此解可适用于岩土类材料以及其它类别的弹塑性材料。已有文献中的非连续分叉起始方位角结果为本文统一解的特例或线性逼近。研究表明 ,材料的拉压异性以及所受的中间主应力对非连续分叉有较大影响。同时指出不同强度准则对于弹塑性材料非连续分叉的影响以及正确选择符合所研究材料的强度准则在非连续分叉的研究中是重要的。进一步分析表明 ,对于平面应变情形 ,剪切带同滑移线本质上是一致的。通过与实验结果比较 ,验证了统一非连续分叉理论的合理性和正确性。  相似文献   

6.
土质边坡极限平衡状态及临界滑动面的判定方法   总被引:1,自引:1,他引:0  
开展边坡失稳判据及临界滑动面确定方法的理论与数值实现研究。应用分叉理论的研究成果,证明满足关联流动法则的理想弹塑性材料,在平面应力或平面应变条件下的失稳模式为应变局部化模式,由此类材料构成的边坡模型的失稳过程为局部带渐进扩展过程。基于以上证明,提出局部化带贯通判据,认为表征边坡整体失稳的充要条件是局部化带在边坡内部的完全贯通。基于数值模拟,发展一种局部化带路径追踪技术,根据每个增量时步土体单元的局部化状态信息,通过后处理显式追踪局部化带的形成、扩展、汇合直至贯通的过程,直观、方便地判断边坡的极限平衡状态,同时确定临界滑动面的位置。并开展强度折减和位移加载算例研究,验证局部化带贯通判据及数值实现方法的适用性。  相似文献   

7.
裂隙岩体局部化破坏多重势面分叉模型及其应用   总被引:11,自引:6,他引:5  
采用多重势面弹塑性分又理论对裂隙岩体的破坏机制进行计算模拟。基于多重势面弹塑性理论分析局部化问题,构造了适用于裂隙岩体破坏的多重势面不连续分叉模型,建立了求解局部化方向的数值方法。在有限元方法的基础上,使用该模型计算了裂隙岩体的局部化破坏条带,即主开裂条带。相关的算例分析表明,这一模型用于分析裂隙岩体的局部化破坏是有效的。  相似文献   

8.
应变局部化带追踪模拟的复合单元方法与应用   总被引:5,自引:2,他引:3  
利用复合单元技术考虑应变局部化带的影响,提出一种新的追踪应变局部化带发展的算法。通过直接降低材料参数来体现应变局部化带内软化的影响,对所有可能发生的应变局部化带的位置和方向进行记录与模拟;借用节理裂隙的统计方法拟合局部化带,得到破坏通道;然后重新对该破坏通道和原有网格信息进行复合单元的拓扑信息生成,并在此基础上重新进行计算,对局部化带发展追踪过程进行复核。该算法不要求追踪路径的连续性,并可充分考虑各局部化带间的相互影响。边坡算例证实所提出方法的可行性和可靠性,宝珠寺大坝的数值计算与模型试验的对比分析则说明提出的方法已具备解决实际工程问题的能力。  相似文献   

9.
岩石应变局部化的二维应变梯度塑性解析分析   总被引:4,自引:1,他引:3  
通过在屈服函数中引入材料的内部长度,建立了小应变弹性变形下的塑性增量本构关系,给出了岩石材料在单轴压缩条件及二维平面应力条件下等效应变的解析表达式。导出了在Mises屈服准则下平面应力情况的岩石村料应变局部化带的带宽与其倾角的关系式,讨论了应变局部化带宽度的分布范围,并给出带宽最大值和最小值形成的条件。讨论了岩石材料破坏Ⅰ,Ⅱ类变形的条件,并推出了破坏的临界角度,对岩石材料Ⅰ类变形进行了详细分析;讨论了在不同泊松比、不同的E/λ条件下材料应变局部化带的倾角的变化范围。最后,利用梯度塑性理论得到的结论同材料破坏的库仑准则进行了对比研究,对内摩擦系数给予了合理的解释。  相似文献   

10.
基于二阶功准则及变形分叉理论,建立了分散性失稳和应变局部化失稳的理论判别准则,对K0固结不排水加载条件下饱和砂土的失稳特性进行了理论研究。分析结果表明,三轴应力状态下,土体表现为分散性失稳模式,应变局部化则不会发生。在试样初始状态较密实的状态下,由于相变作用,土体能够保持稳定,直至达到塑性极限破坏。在平面应变状态下,分散性失稳和应变局部化均可能发生,且分散性失稳先于应变局部化失稳出现。非共轴塑性流动法则的引入对分散性失稳预测结果无影响,然而对应变局部化的预测结果影响较大,且只有在引入了非共轴流动法则的条件下,应变局部化的理论预测结果才能与试验结果一致。  相似文献   

11.
Y. H. Su  S. M. Spearing   《Thin》2004,42(11):1543-1565
Annular plate structures are commonly used in MEMS devices, particularly in pumps and valves. In MEMS applications, large nonlinear deflections are routinely achieved. In this paper, the nonlinear buckling of a thin elastic annular plate under a compressive radial force acting in the plane of the plate is considered. Although the critical loads at which buckling starts can be determined by solving a linear eigenvalue problem, the large deflection behavior of a buckled plate beyond the critical loads can be described by the nonlinear theory proposed by von Kármán. The buckling loads of the annular plate for various boundary conditions are calculated and the post-buckling behaviors are examined. Interestingly, the buckling of an annular plate exhibits a supercritical pitchfork bifurcation. Thus, the post-buckling behavior is stable and will not collapse catastrophically. Several design implications for microfabricated structures, in particular microvalves, are also given.  相似文献   

12.
Sandwich structures are increasingly employed in many practical applications thanks to their interesting compromise between lightweight and high mechanical properties. However, due to some specific geometric and material features, such structures are subject to global as well as local buckling phenomena, which lead to collapse in most cases. The buckling analysis of sandwich panels is therefore an important issue for their mechanical design. In this respect, this paper is devoted to the theoretical study of the elastic local/global buckling of rectangular sandwich plates under uniaxial or biaxial compression(-tension). Only classical sandwich materials are considered with homogeneous and isotropic core/skin layers. In the present formulation, a Love–Kirchhoff plate model is used to represent the thin skins, whereas the relatively thick core is modeled as a 3D continuous solid. Furthermore, the proposed approach is based on the elastic bifurcation theory in a general 3D framework, and leads to closed-form analytical expressions of the critical loadings and the corresponding bifurcation modes. The accuracy of the derived formulae is checked for both local and global modes by comparison with the results of finite element computations. Parametric analyses are finally performed, investigating primarily the influence of the aspect ratio of the plate and the ratio of the compressive (or tensile) loadings between both directions on the first buckling mode type and the associated minimum critical value.  相似文献   

13.
为探究“卜”形分岔隧道这一特殊隧道结构对隧道火灾临界风速的影响,运用FDS构建了主路渐缩分岔隧道、主路等宽分岔隧道与直线隧道3种结构的缩尺寸隧道模型,通过数值模拟分析隧道渐缩结构与分岔角度对火灾临界风速的影响。研究表明,对于主路渐缩的分岔隧道,当火源所在位置的局部隧道宽度减小时,所需的临界风量变小。而火源位置确定时,隧道的渐缩结构、分岔角度和分岔结构对临界风速的影响不明显,并提出一种适用于隧道工程渐缩段任意火源位置临界风量的计算公式。对于主路位置的火灾,提出无量纲临界风速与无量纲热释放速率的关系式,与前人直线隧道的变化规律相似,而较高的隧道高度导致临界风速的转折点较大。  相似文献   

14.
三轴压缩大理岩局部化变形的试验研究及其分岔行为   总被引:17,自引:1,他引:16       下载免费PDF全文
常规三轴压缩过程 ,岩石试件破坏常常是以狭窄剪切带形式存在的局部化变形为先导。结合常规三轴压缩试验 ,对大理岩破坏过程中局部化变形的发展过程进行研究 ,其结果表明 :岩石局部化变形分为三个阶段 ,即稳定阶段、稳定增长阶段和快速发展阶段 ;局部化变形在体积膨胀点之前开始稳定增长 ;达到一定程度后 ,岩石表现出短暂的应变硬化 ,岩石开始剪胀。最后应用对称性群论分岔理论对此过程中的滑移线等分岔现象进行了初步研究  相似文献   

15.
某地区花岗石三轴蠕变试验及其损伤分岔特性研究   总被引:1,自引:1,他引:0  
 以某地区花岗岩为例,在分级加载条件下对岩石的蠕变特性进行三轴压缩蠕变试验研究,试验结果表明:岩石变形从稳态蠕变进入加速蠕变阶段存在一个应力阈值,当应力低于该阈值时,岩石内部的原始裂隙和孔隙在低应力水平下挤压密实,产生微细观的线黏弹性变形,蠕变变形以平缓的速率增长并最终趋于稳定,此时岩石的流变参数保持恒定;当应力超过该阈值时,在较高应力水平的持续作用下,岩石内部有大量细观分布裂纹产生并且迅速发展,损伤急剧演化累积,导致岩石流变参数发生突变。采用FLAC3D对花岗岩三轴蠕变试验进行三维数值模拟,得到岩石蠕变进入加速阶段的应力阈值。最后结合固体力学的分岔理论,从流变参数的角度考虑,对广义开尔文模型引入损伤变量,建立能够反映岩石加速蠕变阶段的损伤演化方程,对岩石进入加速蠕变阶段后由于参数突变引发的分岔力学特性进行分析,确定引起岩石发生分岔行为的流变参数以及岩石蠕变变形的分岔点。计算结果表明,基于考虑损伤影响的有效初始弹性模量得到的计算曲线与试验曲线的吻合情况较为理想。  相似文献   

16.
杨俊杰  姚直书 《工业建筑》2004,34(2):41-44,36
为防止钻井工法施工的立井衬砌受地层失水沉降引起的竖向负摩擦力作用而发生破坏 ,在立井衬砌的局部设置一种带环形立板和径向肋板的竖向可缩接头。为了解该装置的基本性能 ,对其结构模型进行了单轴受力、三轴受力状态的模型试验和水平侧向压力条件下的模型试验研究 ;全面探索这种可缩性钻井井壁接头的竖向可缩能力、竖向临界承载力、接头结构内部的相互制约作用以及可缩接头参数与上下井壁设计强度之关系 ;证明了这种井壁接头具有释放井壁竖向应力 ,抗侧向压力的作用和良好的防水能力 ,能起到防止钻井井壁破坏的作用 ,也对该类井壁接头的设计计算和参数取值提出了建议  相似文献   

17.
大理岩有限变形分岔分析   总被引:4,自引:0,他引:4       下载免费PDF全文
应用有限变形理论的塑性可膨胀本构关系 ,对大理岩进行反对称变形分岔分析 ,得到分岔的应力公式、特征方程和剪切带存在条件。结合大理岩实验进行分析 ,结果表明 :此方法得到的剪切带角度和最小分岔应力在围压较高时与实测结果基本一致 ,但低围压时存在差异 ,说明其可应用于韧性变形的分析 ;此方法可以较好地分析岩石的峰前行为 ,但峰后存在差异 ,表明大理岩峰后可能存在二次或更高次的后继分岔。  相似文献   

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