基于常规三轴试验的岩石双剪强度准则

基于岩土体的双剪强度理论和已有的一些岩石真三轴强度试验资料,提出了一个岩石双剪强度准则的推广型式,探讨了该强度准则相关参数的选取问题,验证了该强度准则的合理性,并指出双剪强度准则有一个τ₈=g(θ_σ)·f(σ_m)的函数表达型式。研究表明岩石的τ_8c/τ_8t随平均主应力σ_m的变化而变化,当σ_m较小时τ_8c/τ_8t比值较大,而当σ_m较大时τ_8c/τ_8t比值较小。这种现象一方面论证了随着σ_m的增大,岩石有逐步向着均质化方向发展的趋势;另一方面也说明了在较低的ms应力水平下,Drucker-Prager强度准则对岩石类材料是不适合的。     

岩石三维强度准则的研究

结合非线性统一强度理论与Hoek-Brown强度准则,以Hoek-Brown强度准则构建子午面上的强度曲线,以非线性统一强度理论构建偏平面上的强度曲线,通过应力空间变化方法将子午面上强度曲线与偏平面上强度曲线进行结合,从而建立一种新的岩石三维强度准则。建立的强度准则在子午面上为非线性,考虑岩石材料的静水压力效应;在偏平面上强度线涵盖了从上限Drucker-Prager圆到下限Matsuoka-Nakai曲线之间的所有区域,可较好模拟岩石材料的中间主应力效应。强度面光滑、外凸,可用于建立岩石的屈服函数。强度准则共有3个材料参数m_t、σ_c、m_i,各参数可通过岩石试验数据确定且具有明确的物理意义。另外,该文提出一种m_t的近似求解公式,总的参数可退化为σ_c和m_i,与Hoek-Brown准则基本参数一致,可由岩石常规三轴压缩试验按Hoek-Brown提出的回归公式确定。与国内外学者已开展的岩石材料三轴试验结果进行对比,建立的强度准则与试验数据吻合良好,可合理描述岩石材料的非线性强度特性。其次,通过引入地质强度指标GSI,建立的强度准则可应用于较为完整的岩体（GSI>25）,对于较为破碎岩体（GSI<25）需做进一步的研究。     

结构性土强度准则探讨

基于岩土二元介质模型思想,建议了一个适用于结构性土的强度准则。结构性土的土工特性与重塑土的有很大的区别,强度变化规律方面也不例外。已有的强度准则是建立在重塑土或扰动土的基础上的,它们不能很好的反映结构性土的强度变化规律。在大量的结构性土强度试验资料的基础上,分析了结构性土的强度变化规律和机理,基于考虑结构性岩土材料破损机理的二元介质模型概念,通过引入随应力状态变化的剪切抗力分担率参数,建立了结构性土的强度准则,并对准则中参数的变化对强度规律的影响进行了分析。最后,通过两种结构性土Lacustrine clay和Louis clay的固结不排水强度试验进行了验证,验证表明所建议的准则具有较好的适用性。     

基于统一强度理论的厚壁套管柱三轴抗拉强度

为了研究油气井厚壁套管柱的力学性能,基于统一强度理论,合理考虑中间主应力和材料拉压比的影响,推导了厚壁套管柱三轴抗拉强度的计算公式,分析了内外压比、材料的拉压比、中间主应力和径厚比等因素对不同工况下套管柱三轴抗拉强度的影响特性。研究结果表明：强度准则的选用对套管柱的三轴抗拉强度具有显著影响;材料拉压强度不等特性(SD效应)对套管柱的三轴抗拉强度也具有显著影响,当内外压比小于或等于1时,套管柱的三轴抗拉强度随材料拉压比的增大近似线性提高,当内外压比大于1时,材料SD效应的影响与外荷载有关;考虑中间主应力效应可以充分发挥材料的自承载能力和强度潜能,提高套管柱的三轴抗拉强度,具有一定的经济效益;内外压比和径厚比对套管柱的三轴抗拉强度也具有一定的影响。该文计算公式适用于具有SD效应和中间主应力效应的材料,并将多种屈服准则下套管柱三轴抗拉强度的表达式统一起来,具有广泛的适用性,可为油气井厚壁套管柱的设计提供借鉴。     

考虑围压效应的冻土三阶段强度准则

冻土抗剪强度的围压效应是寒区工程建设与冻结法施工工程承载能力分析的基础与前提。随着围压的增大,现有冻土抗剪强度试验结果既有先增大后减小的两阶段试验规律,也有先增大后减小再增大的三阶段试验规律。为描述冻土抗剪强度的特殊规律,该文对土与冰的特性分别进行了分析,认为冻土的抗剪强度所呈现的多阶段发展规律,不仅因为其继承了未冻土的强度特征,还由于冻土中孔隙冰的存在对抗剪强度有特殊的贡献。基于此,该文将冻土抗剪强度分解为反映黏聚摩擦特性的基准强度与由于存在孔隙冰而表现出的特殊贡献强度。通过利用幂函数强度表达式作为冻土的基准强度,并进一步构建描述冻土强化弱化规律的贡献强度,从而发展得出考虑冻土复杂围压效应的三阶段强度准则。对不同类型冻土的两阶段与三阶段试验结果进行的预测表明,所建立的冻土三阶段强度准则能够合理地描述冻土的抗剪强度变化规律。     

基于非线性强度准则的土工结构安全系数有限元计算

将幂律型广义非线性强度准则应用到土工结构安全系数计算中,令土体强度逐渐降低,直至结构破坏,得到最终的安全系数,并开发了基于幂律型广义非线性强度准则的有限元强度折减法程序。该方法不需事先假设滑裂面,计算方便可靠,能适用于各种复杂地质条件。作为算例,该文分别采用线性和非线性两套指标计算了一常见高土石坝和一机场高填方边坡的安全系数。在线性指标下该文方法与PLAXIS内置有限元强度折减法计算结果一致,相对非线性指标,线性指标计算的滑裂面偏浅,计算的安全系数大小随线性参数的确定方法不同而不同。建议使用非线性强度指标计算高围压下土工结构的安全系数。     

短纤维增强三元乙丙薄膜拉伸破坏率相关Tsai-Hill强度准则

短纤维增强三元乙丙（EPDM）薄膜材料是一种应用于固体火箭发动机装药的新型绝热结构材料,其密度小、耐烧蚀且力学性能良好。基于正交各向异性单向板的Tsai-Hill强度准则,引入率相关函数法和率强度因子法改进,预测材料在不同偏轴方向下的抗拉强度,从而建立一种适用于准静态条件下的率相关各向异性通用准则。研究表明：轴向强度和抗剪强度随应变率的增加而增加;相比于率强度因子法,基于率相关函数法的Tsai-Hill强度准则对材料抗拉强度的预测精度较高;率强度因子法预测抗拉强度的误差与参考速率的选取和率强度因子的函数表达式有关。     

基于模糊预测的Hoek-Brown岩石强度准则的参数修正

为更准确地预测岩体非线性破坏,可靠地获取岩体力学参数,以渝怀二线Ⅳ标漾头车站石方控制爆破工程为依托,结合爆破现场声波测试数据,基于因果聚类的模糊综合预测理论,对Hoek-Brown强度准则的爆破扰动参数进行研究.将Hoek-Brown岩石强度准则中的扰动因子与损伤力学中的损伤度建立关系;提出了对Hoek-Brown岩石...     

复合材料宏观强度准则预测能力分析

对复合材料宏观强度准则进行了总结和评述,对最具有代表性的5种强度准则的预测能力进行了综合评估。首先,由各强度准则得到了不同平面应力状态下AS4/3501-6材料的理论失效包线,以此阐明了各强度准则的物理本质。然后,考虑到强度的分散性,采用Monte-Carlo方法并基于各强度准则建立了4种材料的概率失效包线和强度分散带。最后,结合多组试验数据,客观评估了各强度准则的预测能力。评估结果表明:各强度准则的预测结果都不可能完好地吻合所有的试验结果;相比于Max-Stress准则、Hashin准则和Tsai-Wu准则,Puck准则和LaRC03准则的预测能力相对较好,且对复合材料的损伤机理有更为合理的解释。     

强度准则的斜椭圆模型

根据强度准则在π平面上满足三轴对称性、外凸性以及连续光滑性的要求,提出了一个新的强度准则模型──斜椭圆模型。由此推广所得的广义n次斜椭圆模型,在强度准则的上、下限范围之间能连续过渡,可作为各种材料强度准则的统一模型。     

非饱和黄土的破坏条件

根据黄土的沉积历史及强度性质建立了黄土的破坏条件,该条件在p--q平面上仍采用莫尔库仑条件,在π平面上满足形状函数一切条件,只需做常规三轴压缩和常规三轴挤长试验就可确定该条件的所有参数;依据非饱和土有效应力新表达式,提出了三维应力状态下有效应力参数的确定方法;用所做的非饱和原状黄土真三轴试验资料验证了该条件的适应性;将该条件与改进的条件、双园弧条件、Willam和Warnke条件比较,发现该条件在应用于黄土方面优于其它条件.     

升降法测试疲劳强度均值和标准偏差产生误差的原因

借助计算机模拟研究了应力台阶d与疲劳强度标准偏差σ 的比d/σ 、应力台阶数i及试样数量N对升降法测试疲劳强度均值μ 和标准偏差σ 的影响.结果表明:升降法测试疲劳强度均值的可靠度高于测试标准偏差的,同一试验条件下进行多次重复测试可以提高试验结果的可靠度.d/σ>3时,升降图难以满足D>0.3.标准偏差估计值(σ)的均...     

饱和地基高填方工程不排水稳定性分析方法研究

对于饱和地基上快速填方,尤其是高填方的稳定性问题,由于超静孔压无法及时消散,有必要进行不排水稳定性分析。我国工程界对于不排水强度指标和分析方法的选用还缺乏广泛的共识,也有因此导致的工程失效案例。为此,该文系统比较了国内外3种不排水稳定性分析方法和相应的强度指标差异,从简单算例入手,到实际工程案例,进行基于有限元极限分析的不排水稳定性计算。计算结果表明对于饱和地基上高填方工程稳定性分析,有必要采用基于Mohr-Coulomb有效应力强度指标的不排水分析方法（Method A）,或考虑固结应力作用的不排水强度指标方法（Method B）进行稳定性验算,而利用Mohr-Coulomb总应力强度指标的稳定性分析（Method C）会高估填方工程的稳定性。     

舰载武器系统基座水平偏差修正方法研究

舰载武器系统基座是舰艇目标探测单元及火力发射单元的安装平台,其结构强度、水平精度直接影响武器系统的作战效能.舰载武器系统安装、调试前,要对基座的水平度进行测量、调试,方法是用象限仪或电子水平仪测量,用垫片修正水平误差.这种方法对调试环境要求苛刻,且费时、费力,实施难度大.本文提出了采用曲线拟合基座测量点水平偏差的离散数据,找出基座平面偏差的系统误差,并在火控系统解算中射击诸元从稳定瞄准角到不稳定瞄准角变换时加以修正的方法,可提高修正精度、缩短调试时间.     

PES/PVC膜材料拉伸性能的各向异性及破坏准则

以PES/PVC膜材料单轴向拉伸试验为研究基础,对膜材料的0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°七个面内方向上的拉伸试验特征进行了分析,证明了采用三次加载后的应力-应变曲线可以用来描述膜材料的弹性力学性质,且测得的膜材料弹性常数符合正交各向异性本构关系。为获得膜材料在复杂应力状态下的断裂强度,对膜材料拉伸断裂破坏的机理及适用的相关强度准则进行了讨论。结果表明,利用Tsai-Hill强度准则能对纯拉或纯剪切型破坏模式下的膜材料断裂强度做出较好的预测,但该准则不适合对拉剪混合型破坏模式下膜材料断裂强度的预测。      

混凝土板柱节点冲切承载力的极限分析

基于抛物线形的Mohr-Coulomb破坏准则,推导出了求解混凝土板柱节点冲切承载力最小上限解的偏微分方程,通过该偏微分方程求解出了圆柱节点承载力的解析解,同时也求解出了方柱节点承载力的级数解。通过对试验中板柱节点冲切破坏特征的总结,确定了塑性极限分析中相关参数的取值,推导出了能用于实践的计算公式,经检验效果良好。对比分析了圆柱、方柱节点冲切破坏屈服面上的空间应力分布状况,发现圆柱和方柱节点柱边的应力高于板底的应力,在方柱节点在柱角处存在应力集中现象。