簇平行黏结模型中微观参数对宏观参数影响的量纲研究

首先分别采用传统加载程序和新加载程序,对利用簇平行黏结模型所建立的颗粒流试样的力学特性进行研究。同时采用新加载程序,分析加载速率和冻结期时步对颗粒流试样力学特性的影响。随后利用量纲分析法研究簇平行黏结模型中微观参数对宏观参数的影响,建立岩石材料宏观参数(弹性模量、泊松比、单轴抗压强度和单轴抗拉强度)与簇平行黏结模型中微观参数间的半定量关系。相关模拟结果表明:(1)利用传统加载程序计算得出的岩石应力–应变曲线是不准确的,它高估了单轴抗压强度、单轴抗拉强度和弹性模量,且不能真实再现岩石峰后脆性特征;2种加载程序得出的岩石破坏形态差异很大。(2)结合新加载程序,簇平行黏结模型能得到合理的单轴抗压强度和单轴抗拉强度比值(UCS/TS)。在准静态范围内,加载速率与强度值没有相关性,这与试验结果吻合,加载速率对岩石应力–应变曲线的影响主要在峰后阶段。(3)弹性模量主要与颗粒接触模量和颗粒接触刚度比相关,而泊松比主要与接触刚度比相关。为得到相同的泊松比值,簇平行黏结模型中的接触刚度比应大于平行黏结模型中的接触刚度比。单轴抗压强度和单轴抗拉强度主要受平行黏结强度比控制,另外单轴抗压强度受簇中颗粒数影响较大。     

非均匀性岩石破坏过程的三维损伤软化模型与数值模拟

通过建立岩石三维细观损伤软化力学模型,结合统计技术考虑岩石细观非均匀性,编制了岩石破裂过程分析软件RFPA3D,模拟了单轴压缩下不同细观残余强度下的三维应力场变形场分布以及破坏形态,分析了细观结构非均匀性和残余强度对岩石损伤软化过程和宏观力学性能的影响。结果表明,岩石损伤破裂过程中应力–应变关系、残余变形特征和峰值强度不仅与结构相关,而且与细观损伤软化模型、细观非均匀性和残余强度紧密相关。     

基于JKR黏结模型的混凝土离散元参数标定

为获取装配式建筑用混凝土的仿真模型和接触力学参数,采用颗粒离散单元法,基于对此种混凝土的坍落度试验结果,实现对浇筑预制构件的新拌混凝土进行模拟与接触力学参数的标定。在对混凝土建模的过程中考虑到混凝土颗粒之间的黏结力,用JKR黏结模型对混凝土颗粒进行建模,以JKR表面能的大小表征混凝土间的黏度效果,以影响混凝土坍落时形态和坍落后物料堆积高度为结果变量,以预制构件用混凝土坍落度试验的真实测量值为目标建立三维离散元分析模型。选取砂浆-砂浆、砂浆-石灰石、石灰石-石灰石、砂浆-壁面、石灰石-壁面之间的静摩擦因数、滚动摩擦因数和JKR表面能的15个参数作为研究对象,采用控制变量法改变单一参数的大小,确定影响此种混凝土坍落度试验中混凝土形态的显著参数,并采用响应曲面法确定显著参数的最佳组合值。以本研究标定参数模拟的混凝土与实际预制构件混凝土之间的坍落度试验数据相对误差在允许范围内,该研究标定的混凝土离散元模型和接触力学参数对混凝土布料设备及预制构件研究具有重要意义。     

基于中主应力的岩石统计损伤软化模型参数研究

岩石本构关系问题一直是岩石力学研究的重点问题,基于损伤力学理论,假设岩石的损伤变量分别服从幂函数分布与正态分布,建立考虑中主应力影响的模型,总结参数规律。通过两种分布函数所建立的岩石统计损伤软化本构模型与试验结果对比,以及分析损伤变量D的数值变化探讨模型适用性,研究表明:建立的模型曲线均能够较为理想地与实验曲线吻合,与岩石材料的力学性质基本吻合。而正态分布函数模型较幂函数分布模型的损伤变量D演化趋势更为合理。     

基于转动角软化桁架模型的锈蚀钢筋混凝土纯扭构件非线性分析

为了对钢筋已锈蚀甚至出现滑移的钢筋混凝土纯扭构件进行非线性分析,在转动角软化桁架模型的基础上,引入能够考虑钢筋滑移以及锈蚀率影响的钢筋平均应力 应变关系,推导出方便模型求解的简化公式,给出相应的计算流程,并编制相关程序,对相关文献中的无锈蚀和有锈蚀的钢筋混凝土纯扭构件进行分析。与已有试验数据对比结果表明,极限扭矩试验值与计算值之比的平均值,对非锈蚀梁和锈蚀梁分别为0.945和1.036,对典型的试验梁分析得到的扭矩-扭率曲线与试验结果也非常接近,证明了提出的考虑锈蚀及滑移效应后钢筋修正本构模型的合理性。     

基于随机骨料模型的混凝土弹性模量概率密度分布研究

利用MATLAB生成骨料的几何信息参数和服从某一概率分布的弹性模量数据,通过PYTHON程序导入ABAQUS中,给每一颗骨料赋予不同的塑性损伤材料属性,对三维随机骨料钢筋混凝土梁进行加载,将随机骨料弹性模量用Weibull分布的均值进行均一化处理并与Weibull分布的均质度进行拟合,研究发现:ABAQUS CDP模型可以精确模拟混凝土断裂破坏过程;弹性模量非均质性用正太分布表征时,正太分布的标准差表征非均质度,标准差最合理取值为107～108;弹性模量非均质性用Weibull分布表征时,均质度最合理取值为50。     

基于PFC2d的平行粘结模型宏-细观参数标定研究

基于PFC2d离散元软件中的平行黏结模型,选取emod、krat、pb＿emod、pb＿krat、pb＿ten、pb＿coh、pb＿fa和fric 8个细观参数和弹性模量、泊松比、内摩擦角和粘聚力4个宏观参数,建立考虑了原状土、取土和制作土样不同储存条件的单轴压缩试验和双轴压缩试验进行数值模拟,得到结论：确定了以“p-q”法和“σ₁-σ₃”法计算得到的抗剪强度参数取平均即为最终抗剪强度参数;选取N=16的设计矩阵开展PB设计试验,得到弹性模量的显著因素为pb＿emod、emod和pb＿krat,泊松比为pb＿krat、krat和pb＿emod,粘聚力为pb＿ten和pb＿coh,内摩擦角为fric和pb＿fa;确定了细观参数的标定流程并采用该流程对龙泉山围岩进行参数标定,基于应力应变曲线、横向-轴向应变曲线计算了宏观参数,验证了参数标定流程的可行性,可为准确、高效地进行参数标定提供参考。     

基于不同损伤本构模型的钢筋混凝土剪力墙结构数值模拟

混凝土材料的力学行为具有典型的非线性与随机性特征.而科学合理的本构模型是进行混凝土结构动力反应与抗震整体可靠性分析的基础.为深入研究该问题,采用三类不同的混凝土损伤本构模型,包括混凝土塑性损伤本构模型、混凝土细观随机断裂损伤模型和考虑拉压软化效应的混凝土细观随机断裂损伤模型,对1个9层钢筋混凝土剪力墙结构进行精细化动力...     

基于矿物晶体模型的非均质性岩石双裂纹扩展规律研究

为研究细观结构非均质性对裂隙岩石宏观力学及裂纹扩展规律的影响,基于花岗岩室内力学试验及矿物组成分析利用PFC离散元数值软件建立针对2种不同类型花岗岩的矿物晶体模型(grain based model,GBM),结合单裂纹岩石单轴压缩室内试验与数值模拟结果验证GBM的合理性与可靠性.对双裂隙岩石试样进行单轴和双轴压缩数值...     

堆石体三轴剪切试验的三维细观数值模拟

从细观角度出发,采用随机模拟技术建立堆石体的三维随机颗粒模型,基于修正的增广Lagrangian算法的非线性接触算法模拟颗粒间的相互接触,采用损伤软化模型描述细观单元的应力应变关系,当细观单元的损伤度超过损伤阀值时删除该单元,采用Weibull概率分布描述堆石体材料物理力学性质的非均匀性。以水布垭面板堆石坝茅口组堆石为研究对象,进行其三轴剪切试验的变形体离散元细观数值模拟,采用应变控制加载,再现了堆石体的颗粒变形和运动规律。数值计算结果表明,数值模拟能够较好地反映堆石体三轴试验的变形规律,得到的轴向应变–偏应力曲线和轴向应变–体积应变曲线接近试验曲线。从能量角度分析了颗粒变形、颗粒间的摩擦、颗粒的损伤破碎、颗粒运动在加载过程中对系统的贡献。     

基于混凝土软化理论的灌孔砌体受压本构关系研究#br#

文章通过文献对比与试验验证,提出普遍存在于灌孔砌体内的工字受力单元,以混凝土受压软化理论为基础,推导出适用于具有该种受力单元的灌孔砌体受压应力-应变本构关系,表达式考虑了孔洞率、砌块与灌芯混凝土的强度比及软化系数的影响。计算结果表明：文中提出的公式对文献资料与试验实测的峰值点都给出了较为准确的预测,切线模量的退化较好地反映了与灌孔砌体受力破坏过程中的3个阶段,计算曲线与实测曲线契合程度较高。试验现象表明：以工字受力单元为基础构造的受压试件出现与文献资料记录类似裂缝开展规律和破坏特征,试验中观察到明显的三阶段破坏过程;工字受力单元具有较高的合理性,文中公式预测结果与文献资料及试验数据吻合良好,对具有相同内部结构的灌孔砌体有比较高的适用性。     

基于应变非线性软化的衬砌压力隧洞弹塑性解析解

基于岩体应变非线性软化本构模型,考虑中间主应力的影响,对等压荷载作用下的衬砌压力隧洞进行弹塑性分析。将围岩划分为裂缝区、塑性区、弹性区,推导出了围岩裂缝区、塑性区、弹性区及衬砌内任一点的应力和位移解析计算公式,并得到了使衬砌边缘岩体开始产生塑性变形的临界内压力。所得到的解与基于理想弹塑性体的Kaster’s解相比,更接近实际隧洞围岩受力变形情况。     

基于正态分布的岩石软硬化损伤统计本构模型及其参数确定方法探讨

在现有新型岩石损伤模型研究基础上,首先,利用岩石微元强度服从正态分布的规律与岩石损伤的能量原理建立能反映特定围压下岩石应变软化或硬化变形全过程的损伤统计本构模型;其次,通过研究特定围压下岩石应力应变全曲线的特征及其在不同围压下特征参数(峰值点强度与应变)之间的关系,建立岩石损伤软硬化统计本构模型参数的确定方法,从而建立能充分反映不同围压下岩石应变软硬化变形全过程的统一损伤软硬化统计本构模型,该模型具有参数少、易于确定和能同时反映岩石应变软硬化特性的特点,并且模型参数确定方法揭示了模型参数的物理意义。理论与试验结果的比较分析表明了本文模型的合理性。     

基于桥梁优化理论的有限元模型修正技术

针对桥梁的试验模态和有限元分析模型存在的误差,提出一套可靠的基准有限元模型,并利用基于优化理论的有限元模型修正技术,对一个短跨桥模型进行损伤识别,通过损伤刚度来定量的描述该短跨桥的损伤程度,并得出了一些有益的结论。     

岩石应变软化及渗透率演化模型和试验验证

为预测承载岩石的应变软化和渗透率演化,基于Gebdykes白云岩的三轴试验结果,分析了围压对岩石弹性模量、破坏应变、峰值强度、强度退化过程、残余强度和剪胀扩容的影响规律。将岩石变形全过程简化为3阶段,使用强度退化指数、脆性模量系数和扩容指数改进FLAC中的SS模型,建立了考虑围压影响的岩石应变软化模型。基于淮南潘一矿煤、凝灰岩、巴里坤砂岩、山西安家岭泥岩的渗透率与体积应变实验数据,建立了基于体积应变增透率的岩石渗透率演化模型,与改进SS模型结合,建立了考虑围压影响的岩石应变软化和渗透率演化模型。利用本文模型分别模拟了安家岭泥岩和Gebdykes白云岩的三轴压缩、渗透率演化和体积扩容过程,结果表明:1体积应变渗透率演化模型能较好地描述体积应变与渗透率的关系;2本文模型能较好地模拟围压对岩石残余强度、峰后强度退化过程和剪胀扩容的影响,能较准确预测承载岩石的渗透率演化。     

提高脱硫石膏砌块耐水性的研究

通过添加不同防水剂来提高脱硫石膏砌块的耐水性。研究了有机硅防水剂对脱硫石膏砌块吸水率和软化系数的影响。结果表明,有机硅防水剂能有效提高脱硫石膏砌块的耐水性,降低吸水率,使软化系数从0.31提高到0.74。     

乳液改善玻化微珠无机保温材料的耐水性能

以玻化微珠、水泥、粉煤灰和石膏为主要原料,硅酸钾为外加剂,通过模压成型工艺制备出玻化微珠无机保温材料,并掺加VAE乳液和硬脂酸-聚乙烯醇乳液防水剂,改善玻化微珠无机保温材料的耐水性能。复合掺加10%VAE乳液和5%硬脂酸-聚乙烯醇乳液防水剂使材料的抗折强度和抗压强度分别由0.56MPa和1.15MPa提高到0.64MPa和1.35MPa,软化系数提高到0.71,2h体积吸水率降低到6.9%,软化系数增加了69.05%,2h体积吸水率降低了45.24%。     

吸水率对蒸压粉煤灰砖耐水性的影响

通过不同含水率和不同吸水率蒸压粉煤灰砖的抗压强度和抗折强度试验,分析了含水率与吸水率对蒸压粉煤灰砖的抗压强度和抗折强度的影响,并与美国规范进行比较,为我国标准中的抗压强度试件的含水率要求和砖的最大吸水率提出了建议。