基于概率屈服准则的弹塑性随机有限元分析

基于偏微分技术，采用增量理论建立了弹塑性随机有限元增量初应力法的计算格工，考虑屈服准则的不确定性，对岩体Drucker-Prager屈服准则进行随机分析，以代替随机有限计算中屈服准则的定值分析，最后，编制了基于概率屈他准则的弹塑性随机有限元分析程序，并对两个算例进行了分析和讨论，得出了结论。     

基于Levy-Mises本构关系及Hoek-Brown屈服准则的轴对称圆巷理想弹塑性解

 采用增量型本构关系即Levy-Mises本构关系及Hoek-Brown屈服准则,对轴对称圆巷进行理想弹塑性条件下的理论求解。分别采用该求解公式、卡氏求解公式、基于Drucker-Prager屈服准则求解公式以及数值模拟(FLAC3D)试验等,对常规的工程实例进行计算,分析、研究不同求解公式计算结果的异同性。采用Levy-Mises本构关系及广义Hoek-Brown屈服准则,进行理想弹塑性条件下的半解析半数值解求解。     

基于DP屈服准则的西原本构模型及其运用

针对地下工程中软岩与深埋岩体渐进破坏过程受静水压力的影响,以及第二主应力对塑性屈服和蠕变均产生影响的特征,文章引入Drucker-Prager屈服准则,结合西原模型建立了三维粘弹塑性本构模型,并详细推导了编制ABAQUS软件的UMAT子程序过程。结合常规的三轴蠕变试验,通过最小二乘法确定了本构模型计算参数,采用ABAQUS软件对三轴试验过程进行模拟,模拟结果与试验结果基本保持一致。由于本模型采用了能反映第二主应力影响的Drucker-Prager屈服准则,因此,对地下工程的研究具有重要的指导意义。     

基于Drucker-Prager准则球形洞室的弹塑性分析

基于岩体力学中关于深埋圆形洞室的假设和Drucker-Prager准则，推导了深埋球形洞室开挖后应力弹性分布、塑性分布和塑性区半径的公式，并用所得到的公式与圆形洞室进行了比较，算例表明，在相同荷载和岩体强度参数的前提下，球形洞室的受力比圆形洞室的受力合理。     

基于屈服接近度的围岩安全性随机分析

为研究岩体自身的非均质性对围岩松动区范围的影响效应,提出一套围岩稳定性的随机性分析方法。首先将屈服接近度的相补参量视为随机变量,通过对多种岩石室内强度试验数据的统计分析,研究相补参量的统计特征,表明相补参量服从Weibull分布。其次采用随机性分析方法模拟了围岩的随机松动区,结果较好地反映了非均质围岩的损伤破坏特点。同时,详细讨论工程中岩体的力学参数及相补参量的概率分布函数即Weibull分布函数的参数对围岩随机屈服区大小的影响规律。给出由围岩松动区的深度反演求得岩体力学参数和Weibull分布函数参数的进化神经网络方法。最后应用所提出的整套分析方法对一隧道非均质围岩的安全性进行了分析。研究结果表明,这一方法简单实用,能够较好地模拟非均质隧道围岩单元屈服的随机性和屈服区范围的随机波动性,所得结果与实际相符,可为工程的施工安全预测、支护方案设计等提供重要参考。     

边坡的弹塑性有限元可靠度分析

以弹塑性有限元理论和可靠度理论为基础,基于偏微分技术及增量初应力法,对采用Mohr-Coulomb屈服准则的边坡土体进行了弹塑性随机有限元可靠度分析,比较了基于强度折减法和基于滑面应力分析的弹塑性随机有限元分析法的异同:前者编程简单,可利用现有大型有限元计算软件计算边坡的整体可靠指标,但不能确定边坡中相应的潜在滑动面的位置,计算量较大,运算速度较慢;后者可以同时求出边坡的整体可靠指标及潜在滑动面的位置,运算速度快,但编程复杂。文中还研究了基于滑面应力分析的弹塑性随机有限元可靠度分析方法中滑面可靠指标的4种计算方法,比较了不同功能函数形式对边坡可靠指标及滑面位置的影响,指出采用考虑滑面方向的功能函数形式来求解可靠指标的方法3与基于强度折减法的可靠度分析本质相同,较为合理。     

基于Drucker-Prager屈服准则的围岩塑性区半径和松动压力解析

文章基于Drucker-Prager屈服准则,推导了深埋圆形洞室塑性区半径和围岩松动压力,在偏平面上对表达式进行了解析;考虑到围岩强度参数的随机变异性,利用AN SYS的概率设计系统进行了可靠度分析。     

Mohr—Coulomb准则屈服概率解析

基于Mohr-Coulomb准则和可靠度理论,视岩土材料的强度参数为服从正态分布的随机变量,建立了Mohr-Coulomb准则屈服概率的解析表达式,并通过Monte-Cado法和一次二阶矩法验证了其正确性.应用所得到的公式分析了岩土材料强度参数的变异性对屈服概率的影响.计算表明,强度参数对屈服概率的影响程度不尽相同,在变异系数较大的情况下,内摩擦角对屈服概率的影响显著,不可忽略.     

基于SMP准则的双屈服面弹塑性模型的三维化

１　引　　言*仅有一个屈服面的弹塑性模型（如修正剑桥模型［１］）,不能很好地模拟土的剪胀性及ｐ（平均主应力）减小和ｑ（偏应力）不变的应力路径下的应力应变关系,为克服这些缺点,许多人提出了双屈服面模型。殷宗泽提出的双屈服面模型［２］也属于这一类,由于该模型在国内已得到一定的应用,所以对该模型进行进一步改进,使之能较好地预测三维应力状态下土的应力应变关系。目前现有的大多数土的弹塑性模型只有在三轴压缩应力条件下得到验证,然后用ｐ＝σｉｉ／３和ｑ＝３（σｉｊ－ｐδｉｊ）（σｉｊ－ｐδｉｊ）／２（σｉｊ为应力张量,δｉｊ为Ｋｒｏｎｅｃｋｅｒ符号）把模型推广到三维应力状态。用此法定义的ｐ和ｑ推广的三维模型     

等效摩尔-库仑屈服准则在联拱隧道围岩稳定性评价中的应用

基于等效摩尔-库仑屈服准则原理,通过岩体材料参数的人工换算,实现其在有限元软件Ansys5.7中的应用,验证转化后的参数与原参数之间的大小关系,间接地为Ansys5.7增添一岩体材料模型;并采用其模型对殷家岩联拱隧道进行二维弹塑性有限元分析,验证其模型的可行性和合理性,同时也为宜长高速殷家岩隧道监控量测测点的埋设提供科学依据和施工指导。     

单桩承载力可靠度的非线性摄动随机有限元分析

针对岩土工程中的Duncan-Chang非线性本构模型，提出了二阶非线性摄动随机有限单元法的计算方法。编制了相应的程序。在分析计算中，将随机土性分布参数模拟为轴对称随机场，对随机场的选择方法，随机场的局部平均离散法技术等进行了研究。给出了计算和组集相关随机变量自协方差矩阵的方法。推导出切线弹性矩阵的一阶和二阶偏导数，给出了总体刚度矩阵的偏导矩阵和组集方法，提出了单桩承载力二阶矩的非线性随机有限单元分析方法，研究了土性参数空间变异性和荷载变异性对单桩承载力可靠度指标的影响，并进行了实例计算，研究表明，非线性随机有限元法是研究单桩承载力可靠度的有效方法。     

薄膜材料屈服强度的有限元分析

研究了模拟圆柱压头纳米压痕法计算出圆柱压头压痕下典型的应力分布以及载荷-压深曲线,通过对载荷-压深曲线的研究,确定了圆柱压头压痕法薄膜屈服强度的方法,从而为圆柱接头的应用提供理论基础。     

联肢剪力墙的弹塑性有限元分析

本文根据高层建筑结构剪力墙的特点，将Allman单元加以简化，得到一种带旋转自由度的矩形墙板单元，将其与高精度的分层二节点厚梁单元组合，对钢筋混凝土联肢剪力墙作弹塑性有限元分析。为模拟钢筋混凝土的非线性，本文采用应变硬化的弹塑性应力应变关系描述受压混凝土及钢筋，用线弹性应力应变关系描述受拉混凝土，混凝土开裂后的非线性现象则以一些经验公式给予反映，算例表明，本文建立的有限元计算模型用于钢筋混凝土联肢剪力墙的加载全过程分析是合理的，并且计算效率高。     

节理岩体的三维随机有限元及可靠度计算

将具有一组节理的三维节理岩体视为横观各向同性材料,考虑岩体的弹模、节理的间距、节理方位、节理刚度系数Ｋｎ、Ｋｓ以及节理岩体抗力参数（含岩石和节理面的抗力参数）的随机性,采用Ｒｏｓｅｎｂｌｕｔｈ方法确定弹性参数的统计量,推导出了相应的三维随机有限元及可靠度计算公式,文末计算了某节理岩体边坡的点可靠度,并以此说明了节理间距和节理方位的随机性对可靠指标的影响。     

边坡稳定的模糊随机有限元可靠度分析

边坡工程中同时存模糊性与随机性,应进行边坡稳定的模糊随机可靠度分析。在边坡稳定的随机有限元可靠度分析的基础上,提出了边坡稳定的模糊随机有限元可靠度的敏感性分析方法,它可以利用随机有限元分析的相应程序,能同时考虑参数的模糊性与随机性,能同时求得边坡的模糊可靠指标及模糊滑面位置。该方法利用了随机有限元敏感性分析的结果,在模糊截集上只需进行两次随机有限元分析即可求得该截集上可靠指标的极值,因此计算效率较高。算例分析表明:随着参数变异系数的增加,边坡的模糊可靠指标明显减小;对于均质土坡,模糊滑面的位置相对集中,形成模糊滑带;对于非均质土坡,模糊滑面的位置受边坡破坏机理的影响,参数的微小变异可能导致滑面位置发生较大变化。     

基于Lade-Duncan屈服准则的土压力计算

在平面应变条件下,应用广义虎克定律结合Lade-Duncan屈服准则,得到了考虑中主应力影响的主动和被动土压力计算公式,其计算出的主动土压力比Rankine主动土压力小,而计算出的被动土压力比Rankine被动土压力大,对实际工程具有一定参考价值。     

基于Von-Mises屈服准则的结构安定性研究

基于静力安定定理提出了一种服从Von-mises屈服准则的静力安定分析方法。该方法将经典的安定理论与有限元方法相结合,通过构造自平衡的残余应力场,并利用有限元程序求解弹性应力场,避免了线性规划方法的维度障碍。将车辆与路面的接触应力简化为三种荷载分布形式:Hertz荷载、均布荷载和梯形荷载,研究了荷载形式和路面材料参数对结构安定行为的影响。研究结果表明,路面摩擦系数和材料屈服应力对结构安定极限的影响较大,摩擦系数越大,安定极限值越小;安定极限随着材料的屈服应力基本呈线性增长。当摩擦系数相对较小时,Hertz荷载下的安定极限值最大,而梯形分布荷载下的安定极限值最小。研究结果可为路面结构的设计提供一定的参考价值。     

岩体损伤-弹塑性非线性有限元分析

 根据岩体破坏的特点, 在不同三维应力水平上分别用正交各向异性非线弹性损伤、弹塑性及三轴破坏强度准则, 研究了在受拉区损伤2开裂、在受压区损伤2塑性、在拉压区损伤2塑性2开裂破坏, 以及开裂后的非线性破坏特性。为确定结构的潜在安全度提供了新的途径。     

岩土弹塑性理论的加卸载准则探讨

将当前岩土弹塑性加卸载准则分为3类：基于屈服面概念的加卸载准则、应力型加卸载准则和应变型加卸载准则,指出了它们存在的问题。在岩土硬化阶段加卸载过程分析中,发现弹性应变增量、应变总量易于计算,又与塑性应变具有相关性,适于用作判断加卸载的参量。基于硬化情况下的应变增量分析,提出了一种新的应变型加卸载准则。该准则适用于岩土的硬化阶段,物理意义明确且简单适用。将该准则推广到多维理想塑性情况,并对软化、应力洛德角变化及主应力轴旋转情况下的加卸载准则进行了讨论。