土的初始和再压缩曲线分析模型

 土的初始和再压缩过程中,孔隙比与压力关系(即e-p曲线)是天然地基沉降计算与分析的关键之一。首先在土的初始压缩变形机制及其e-p曲线特征研究基础上,引入土应力–应变关系的双曲线模型,并从完全侧限条件下土的应变与孔隙比关系入手,建立出土的初始压缩e-p曲线分析模型及其参数确定分析方法;然后,根据土的初始与再压缩e-p曲线模型的区别是其初始孔隙比与初始压缩模量不同及其产生的原因,提出再压缩土的初始孔隙比与初始压缩模量等参数确定方法,进而建立出考虑应力历史影响的再压缩土e-p曲线分析模型。本文建立的初始与再压缩e-p曲线分析模型均只包含初始孔隙比、初始压缩模量和压缩系数3个常规试验参数,模型简单,参数少,且物理意义明确。最后,通过实测与理论分析曲线的对比分析,表明了该模型的合理性与可行性。     

基于损伤多重分形特征的岩石强度 Weibull 参数研究

利用多重分形计算并绘制出表征岩石三维损伤微裂纹分布复杂性的多重分形谱,引入一个表征岩石材料不均匀性、各向异性的相对分形维数,结合多重分形谱的奇异性值,对岩石实际受损状态的量化表达方法进行了探讨,并基于岩石微元强度的 Mohr-Coulomb 准则表示方法及其服从 Weibull 随机分布的特点,在本构模型中引入初始损伤分形参数,结合岩石单轴应力应变试验曲线,对不同多重分形参数下岩石强度 Weibull 参数取值规律进行了研究。结果表明：同一种岩石在不同损伤状态下,表征其强度特征的 Weibull 参数值以一定规律发生变化,且微裂纹的分布对受损岩石峰后强度造成不同程度地影响,进一步完善了岩石损伤统计本构模型。     

SWMM模拟植草沟功能的参数敏感性分析

SWMM在中国城市雨洪管理研究中的应用日益广泛,但关于模型参数设置及其对模型运算结果的影响研究尚有不足。以植草沟为研究对象,采用实测数据,对SWMM中最大入渗率、最小入渗率、入渗衰减系数、表面糙率等4个参数的敏感性进行了研究,并对比分析了根据文献设置模型参数值和应用实测参数值进行模拟的结果。结果表明,采用实测参数的模拟结果要优于采用手册中建议的参数值的模拟结果,前者更接近实测值;4个参数中,土壤最大入渗率为最敏感参数,表面糙率为不敏感参数;有关土壤入渗的模型参数敏感度受到降雨强度的影响。因此,在应用SWMM模拟植草沟功能时需要考虑参数如何取值,对具有敏感性的参数应尽可能采用实测值。     

EPA SWMM和Mike Urban等流时线模型比较研究

EPA SWMM和Mike Urban等流时线模型是现阶段我国城市雨水系统水文水质建模的常用工具。为了评估上述两个模型的建模效率与效果,提高建模精度,从地表汇流模型及其参数、模型参数输入和模拟设置以及案例实证等三个方面对SWMM和Mike Urban等流时线模型进行了比较。结果表明,在建模效率方面,SWMM需要手动输入管网拓扑和模型参数,可考虑地表入渗,模型参数相对较多,适于小型雨水排水防涝系统的模拟建模;而Mike Urban可实现自动导入管网CAD以及模型参数的批量输入,用径流系数计算径流扣损,模型结构与推理公式法类似,等流时线模型参数少,适于雨水排水防涝系统的规划与设计建模;以Nash系数作为评价标准,SWMM建模效果(Nash系数为0.42)优于Mike Urban等流时线模型(三个模型自带时间面积曲线)的建模效果(最大Nash系数为0.35),但劣于Mike Urban等流时线模型(用户自定义时间面积曲线)的建模效果(Nash系数为0.57);SWMM和Mike Urban等流时线模型的组合模型的建模效果(Nash系数为0.44)优于单独的SWMM或单独的Mike Urban等流时线模型,实际中可采用SWMM和Mike Urban的组合模型作为建模工具。     

基于土壤物理特性扩展技术的土水特征曲线预测方法

土水特征曲线是模拟水和污染物在非饱和土中运移的重要水力特性参数。但是,土水特征曲线的直接量测方法比较困难。Arya和Paris提出了一种通过粒径分布曲线预测土水特征曲线的模型——AP模型。该模型引入一个转换系数α建立土体假想形态与真实形态之间的联系。但是,现有的推导系数α的方法一方面计算过程过于复杂,另一方面没有全面考虑土的物理特性。基于土壤物理特性扩展技术提出一种新的计算参数α的方法。为了验证新方法,从非饱和土水力特性数据库中选出不同类型的土壤样本,采用新方法分别计算出各类型土壤的参数α。然后,将计算出的参数α用于预测其他土样的土水特征曲线,从而验证新方法计算出的参数α的有效性。还将提出的新方法与其他利用AP模型预测土水特征曲线的代表性方法进行对比,结果显示该方法预测结果更加准确。     

压实土体的部分湿化计算方法探讨

即使在很小的应力作用下,土体湿化后也会有变形;大部分土体的湿化并没有达到饱和状态,处于部分湿化状态,因此湿化计算有必要解决初始湿化变形和部分湿化变形。将初始湿化变形、土体的刚度参数、强度参数视为湿化程度的函数,考虑渗流过程的影响,从而将传统只能计算干态和湿态的计算方法推广,能够考虑初始湿化变形和湿化变形过程。介绍相应的计算理论,编制相应的计算程序。利用该模型可以比较好地解决高填方工程中的应力路径和湿化路径问题,并应用该方法模拟巫山污水处理厂高填方高压实土体的湿化试验过程,计算湿化变形随时间变化的关系。计算结果与湿化试验曲线吻合较好,证明该方法的可行性。     

天然结构性黏土的各向异性边界面模型

提出了一个可同时描述结构性和各向异性特征的适用于天然黏土的边界面本构模型。该模型具有如下特点:①采用了一个同时含有各向异性张量和结构性参数的边界面;②通过初始固结应力状态来确定各向异性张量的初始值以反映初始各向异性,通过各向异性张量随塑性应变的演化规律来描述荷载作用下的诱发各向异性;③通过结构性参数取一个较大的初始值得到一个扩张的边界面,从而反映结构性土的初始高刚度和强度峰值;④通过引入结构性参数随塑性应变的累积逐渐减小的演化规律来模拟土的结构的损伤以及应力应变曲线的软化过程。通过对几组典型的结构性黏土的试验进行模拟初步验证了模型的合理性和有效性。     

砂岩结构面法向加卸载本构模型研究

鄂西志留系罗惹坪组砂岩结构面法向循环加卸载试验结果表明,在中低法向应力范围内,结构面加载变形曲线呈上凸型,卸载变形曲线呈上凹型,结构面卸载后产生残余变形,形成明显的回滞环。目前已提出的结构面法向变形本构方程都是在试验的基础上总结出的经验方程,因结构面的初始法向刚度和最大闭合变形量难以确定,使模型的计算精度受到一定的限制。因此,针对浅表工程岩体应力状态较低的特性,提出了结构面法向变形的半对数-圆弧线联合本构模型,加载曲线采用半对数模型表征,卸载曲线则采用圆弧线模型表征。其中,半对数函数的模型参数可根据加载试验结果回归分析得出,圆弧线模型方程则由本级加载曲线的起点、终点与卸载曲线的终点三点坐标确定。通过模型计算结果与试验结果对比分析表明,半对数-圆弧线模型计算结果与试验结果相吻合,较好地体现了结构面法向加载曲线为上凸型与卸载曲线为上凹型的特征,重现了卸载-加载过程的回滞圈。新的模型回避了最大闭合变形量和初始刚度的确定难题,并且不需引入新的模型参数,便于实际应用。     

砂土循环累积变形规律与显式计算模型研究

海洋基础在上部结构风和波浪等长期循环荷载的作用下产生累积变形,易影响海上风电机组等构筑物的正常服役性能,其本质是基础周边土体的循环累积变形问题。针对该问题,开展了一系列饱和砂土在排水条件下的循环剪切三轴试验,研究了动应力比、初始密实度、初始平均应力和初始静应力比等土性和应力参数对循环累积变形的影响,发现随动应力比、初始平均应力和初始静应力比的增大及初始密实度的减小,饱和砂土的轴向循环累积应变增大。从试验数据分析来看砂土轴向循环累积应变和循环次数之间近似存在双对数线性关系。将砂土轴向循环累积应变与第一次循环轴向应变归一化能消除上述土性和应力参数的影响,进而分析了第一次循环轴向应变与土性和应力参数之间的关系,通过引入与密实度相关的砂土抗剪强度计算表达式,建立了饱和砂土在排水条件下的循环累积变形显式计算模型,适合海洋基础长期循环累积变形分析。     

雨水管理模型研究进展

介绍了雨水管理模型(SWMM)的基本原理、发展状况以及计算方法,阐述了建立SWMM模型的主要参数及参数来源,并基于模型的二次开发,说明了其与计算机技术、空间技术、遥感技术等新方法的有机结合技术,最后给出了SWMM模型的研究方向。     

基于时变分形参数的径向双端面机械密封端面泄漏率分析

为提高采用随机表面形貌参数表征端面形貌的泄漏率模型的精确度,建模时引入工作过程中端面形貌变化对泄漏的影响。基于分形理论,通过时变分形参数,建立径向双端面机械密封的端面平均温度计算模型和平均膜厚分形模型,引入压力流量因子,由平均雷诺方程推导出混合润滑状态下考虑端面分形参数变化的径向双端面机械密封端面泄漏率。对径向双端面机械密封的累计泄漏量的分析表明,考虑工作过程中端面形貌变化的模拟曲线更符合实际情况。     

X形圆钢管相贯节点焊缝断裂预测及承载力分析北大核心CSCD

为了验证应力加权损伤模型(SWDM)对相贯节点在单调荷载作用下延性断裂预测的适用性,对正交设计的23个X形圆钢管相贯节点进行有限元分析。应用空穴扩张模型(VGM)和SWDM,得到了荷载和断裂点损伤度曲线,通过洛德角参数的变化,分析了断裂点的应力状态,对比了VGM和SWDM预测结果;运用ABAQUS子程序模拟了焊缝破坏过程,分析了节点几何参数对焊缝承载力的影响。结果表明:SWDM预测的断裂荷载要低于VGM,断裂点的应力状态是由轴对称拉伸或压缩状态向平面应变状态的趋势变化,通过引入洛德角参数,SWDM能准确地模拟节点在不同应力状态下的损伤累积,预测精度高于VGM,适用性更好;焊缝的开裂始于鞍点处,并迅速向冠点发展,导致节点破坏;节点支主管壁厚一定时,支主管外径比和主管径厚比越大,焊缝承载力越低;《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)中焊缝承载力计算公式未考虑焊缝受力不均匀的影响,计算结果会出现偏不安全的情况。     

软黏土不排水循环应力应变响应的弹塑性模拟

为描述循环荷载作用下饱和软黏土不排水应力应变特性,以Mises屈服准则构建边界约束面方程,利用硬化模量插值方法及映射中心移动方法,在偏应力空间中构建硬化模量场,建立了一个总应力形式的增量弹塑性边界面模型。该模型依据径向映射法则建立弹塑性模量插值函数,并认为加卸载过程中映射中心随加卸载路径变化而不断移动,通过弹塑性模量的插值及映射中心的移动,使得硬化模量场的演化规律表述简单,跟踪循环应力路径所需记忆的参数较少。另外,模型通过在弹塑性模量插值函数中引入反映剪应变累积速率和大小的参数控制累积剪应变随循环次数的变化规律,不仅可描述循环加载时应力应变曲线的非线性、滞回性、应变累积性等基本特性,还可预测不同初始应力水平、循环应力水平下土单元的应力应变响应。最后阐述了利用循环三轴压缩试验确定模型参数的方法,并对循环三轴拉伸试验结果进行了预测,通过预测结果与试验结果的对比,验证了所建模型的合理性。     

基于SWMM模型参数率定的研究

通过实测青岛市的降雨,以建模完成的SWMM模型为背景,进行了参数率定。采用初步率定完成的SWMM模型,通过扰动分析法对水文水质进行了局部灵敏度分析。结果表明,对于SWMM模型模拟的青岛市降雨,水文上不透水区曼宁系数对峰值流量模型的灵敏度最大,其次为透水区洼地蓄水深度;水质方面以COD的累积为判断标准,对COD峰值浓度最敏感的是道路最大累积量,其次是道路速率常数。     

基于GIS和SWMM的雨洪模型构建方法研究

SWMM模型成功运行的关键在于模型前期数据的处理及导入,但由于模型模拟所需的下垫面资料繁杂庞大,所以直接利用SWMM模型进行处理较为困难。GIS作为一款现代化的地理信息处理系统可以方便地进行模型构建所需的子汇水区划分、管网概化以及平均坡度、不透水面积率等属性的计算与提取。为评估所构建模型的合理性,以福建省泉州市永春县岵山镇为例,基于GIS进行资料的前期处理并导入SWMM模型,最后利用实测降雨曲线与模型模拟曲线的趋势拟合程度判断模型的准确性。结果表明,所构建的SWMM模型能够对雨洪过程进行较好的模拟。     

北京山区SCS模型参数研究

径流曲线数模型(SCS模型)计算径流准确方便,该模型只有一个综合参数即径流曲线数(CN),它与土地利用、坡度、土壤类型以及前期土壤湿度等因素有关。基于北京山区坡地径流场2007年—2013年的降雨径流观测数据,计算了山区不同土地利用、土壤水文组的CN值,结果表明,计算得到的CN值能真实反映北京山区的径流特征,可用于北京山区的径流估算。     

高温作用后混凝土的动态轴拉力学性能研究

进行了高温作用后混凝土的单调拉伸和往复拉伸试验,分析了其主要力学特征参数（抗拉强度、初始弹性模量、峰值应变、残余应变、割线模量等）的温度效应和应变率效应。采用混凝土损伤模型,引入温度参数,提出了基于应变率效应和温度效应的混凝土加卸载模型,验证了模型的适用性。结果表明：混凝土的抗拉强度及初始弹性模量随着温度的升高而降低,峰值应变随着温度的升高而增大,残余应变累积与温度无关,而随应变率的增大而累积速率加快;混凝土卸载曲线的非线性程度与应变率呈正相关,与温度无明显关系;混凝土再加载曲线的非线性程度与温度呈正相关,与应变率无明显关系;通过对比得出,所提出的模型计算结果与实测结果吻合程度较好。     

城市快速路盲沟排水系统水力模型研究

为推求降雨过程中盲沟内流量及水深变化过程,以指导盲沟系统的设计与布置,在研究土壤非饱和下渗和碎石中水流运动规律的基础上,建立了城市快速路盲沟系统水力模型,包括雨水下渗和盲沟汇流两部分。前者采用vanGenuchten模型表征土壤水分持留曲线,借助非饱和渗流模拟软件VS2DTI求解;后者采用碎石中水流运动方程,通过Preissmann格式差分求解。     

SWMM模型中参数率定及局部灵敏度分析

选择胶州市新城区作为研究对象,建立了雨水管网SWMM模型,采用3场实际测量降雨来进行模拟,利用扰动分析法对水文和水质模块进行参数灵敏度分析。结果表明:在水文方面,对SWMM模型峰值流量最敏感的参数依次是N-imperv(不透水区曼宁系数),Des-imperv(不透水区洼地蓄水深度)和Des-perv(透水区洼地蓄水深度);在水质方面,对于污染物积累模块,排放口排放COD峰值浓度最敏感的参数依次是道路最大累积量、道路速率常数、屋面最大累积量和屋面速率常数。     

履带起重机变幅机构动态特性分析

本文建立了履带起重机变幅机构的3质量3自由度动态系统模型,并对不同工作状态下的动态系统模型进行仿真,得到了吊重和臂架各变量的动态响应曲线.经分析可知:变幅机构在某一初始角度下开始变幅工作时,为了计算机构最大动载荷,臂架与水平夹角可以看成常数,将系统简化为双质量双自由度的模型,这样既能达到计算精度,又能简化计算,在变幅机构作业过程中,由于钢丝绳弹性引起的动载荷比较小,在计算动载荷时可以不考虑.