蠕变分析的有限元方法

介绍了蠕变分析的基本原理及有限元公式，并将蠕变分析加入参考文献〔１〕所述的有限元程序，扩充为热弹塑性蠕变分析的有限元程序，文中给出了典型算例。     

人工冻土蠕变的数值计算及其模拟

根据人工冻土蠕变特征和本构方程，引入经典弹塑性力学理论，将空间域和时间域进行离散化，提出了以时间增量法为基础的人工冻土有限元数值模拟计算公式应用ANSYS有限元程序分析了一个实例．并将数值模拟结果、解析解和现场实测数据进行对比分析，结果表明运用数值模拟方法可以模拟冻土的蠕变计算，揭示冻结壁变形规律，且具有一定的计算精度，从而为今后人工冻土蠕变计算提供了一种实用方法．     

考虑渗流与蠕变耦合作用的水库滑坡变形数值分析

水库滑坡土体的变形主要是流固耦合作用的结果,但是变形并不是立刻发生的,大都经历了一个时间发展的过程,具有典型的流变特性。本文基于某滑坡土体的蠕变试验结果,推导了扩展的Burgers蠕变模型（M-2K）,并将其推广至三维形式,应用蠕变试验数据对推导的M-2K蠕变模型进行拟合,求得了蠕变模型参数。在传统的流固耦合分析中引入了时间变量关系,构建了渗流与蠕变耦合作用的数学模型,对其进行有限元求解,并应用matlab软件编写了有限元程序。以三峡库区白家包滑坡为例,应用该程序分别对滑坡体进行了考虑蠕变及不考虑蠕变的流固耦合计算。研究结果表明：三维形式的M-2K蠕变模型拟合程度较高,能反映土体的蠕变性质;有限元计算结果说明考虑渗流与蠕变耦合作用下孔压减少值大于不考虑耦合作用下时;选取关键点的耦合及非耦合条件位移计算结果与实际的GPS位移进行比较,两种计算值与实际监测值变形趋势基本一致,考虑渗流与蠕变耦合条件下两个监测点的位移值比不考虑耦合时大,而且与实际值比较接近。研究结论表明：所建立的渗流与蠕变耦合数学模型是合理的,有限元数值求解程序是正确的,该成果为水库滑坡的预测与预报提供了更加合理和更加精确的新途径。     

粘弹塑性体的三维有限元分析及其在采矿工程中的应用

本文选用广义开尔文体和滨汉姆体相串联的粘塑性力学模型,描述了开挖围岩的瞬变和蠕变应变。基于该模型推导了针对各种屈服准则的粘塑性应变增量的隐式统一式,并编制了三维有限元程序。同时,用参数变换法实现了三维有限元网格划分的计算机化,结合工程实例系统地实现了对岩体工程开挖围岩力学特性的空间模拟,分期开挖及围岩蠕变的计算分析,计算程序可供设计和工程问题研究中参考。     

高温下TC4合金的黏塑性本构模型研究

TC4合金广泛应用于高温环境下，基于TC4合金的单轴蠕变试验和高温拉伸试验研究了其高温下的黏塑性本构模型。提出一种不统一的考虑损伤的黏塑性本构模型，将非弹性应变分解为蠕变应变和塑性应变两部分，蠕变应变采用多轴延性耗竭模型计算，塑性应变通过考虑损伤和随动硬化的屈服函数计算，并推导了该模型的有限元隐式积分算法和一致切向模量。使用遗传算法确定了该模型所需的材料参数，通过Abaqus有限元软件的UMAT子程序将该模型进行编程并采用三维八节点等参单元进行计算。由计算结果可知，该模型可以有效地预测TC4合金蠕变曲线的3个阶段以及高温拉伸过程中的软化阶段。     

软弱围岩隧道开挖的有限元模拟

采用非线性有限元数值模拟的方法，对软弱围岩隧道施工进行了数值分析．利用大型通用软件ANSYS提供的单元生死功能和隐式蠕变方程，就隧道上下台阶法施工作业方式进行了二维弹一粘塑性分析，并进行模拟，所揭示的规律能为工程施工提供依据和指导．     

三维桁架─刚架有限元静力分析的前处理和后处理程序

作者为三维桁架—刚架有限元静力分析程序编制了微机用前处理和后处理程序．前处理程序可对有限元结点编号进行优化处理以减小总刚度矩阵带宽，并能绘出结构的受载及支承状态，后处理程序则根据有限元分析计算结果绘出结构的变形状态．程序用ＦＯＲＴＲＡＮ７７语言编写．     

热弹塑性应力分析的有限元方法

以塑性增量理论为基础，介绍了热弹塑性应力分析的基本原理及有限元程序的基本公式．该程序可用于二维平面及三维轴对称问题温度场、热弹塑性应力场分析．     

锻造成形过程中温度场的有限元分析

论述了刚塑性有限元分析方法的基本原理，建立了热力耦合分析模型，开发了热力耦合刚塑性有限元分析软件．通过将圆柱体镦粗过程的模拟结果与有关文献中的模拟结果的比较，说明了该分析方法和程序的可靠性．采用新开发的程序系统对45#钢热镦粗成形进行了模拟分析，得出了反映温场变化的温度分布图，揭示了成形过程中塑性变形和温度场之间的内在联系．     

基于TTS本构模型真三轴条件下的热蠕变研究

真三轴条件下单调和循环温度荷载显著影响土体轴向、径向变形和侧压力系数，对能源地下结构抗裂、沉降控制及承载力设计提出了挑战．基于清华热力学岩土（Tsinghua thermodynamical soil,TTS）本构模型及Matlab点源求解程序，开展一维压缩和平面应变状态下饱和黏土和粉土的排水热蠕变模拟．分析一维侧限条件下超固结比（over consolidated ratio,OCR）和温度循环对热蠕变的影响；预测OCR及温度循环次数对侧压力系数的影响；模拟真三轴应力条件下各个主应力方向的热蠕变．TTS本构模型模拟的Bonny粉土真三轴排水条件下热蠕变方向和大小与试验结果符合，预测的相同试验条件下Bangkok软黏土温度蠕变幅值更大.结果表明，TTS本构模型可以合理描述真三轴条件下各主应力方向收缩或膨胀的热蠕变及温度剪应变．研究可为能源桩侧摩阻承载力设计提供参考．     

高温高压阀体蠕变的有限元分析

对三十万发电机组旁路装置中高压蒸汽转换阀阀体进行了有限元分析，给出了十万小时后的蠕变位移，应变及应力。     

高混凝土面板坝流变分析

推导了高围压下的幂函数流变本构模型在三维有限元分析中的具体算法和实现步骤.根据该流变模型对水布垭面板堆石坝进行了流变分析.结果表明,考虑堆石流变后的坝体沉降有明显的增加,对面板的应力变形状态有较大影响,对于高面板堆石坝,选用合适的流变模型正确模拟堆石体的流变变形及发展规律,对减小面板的裂缝和脱空具有重要意义.     

徐变对空心钢管混凝土轴压稳定承载力的影响

为了得到核心混凝土徐变对空心钢管混凝土轴心受力构件承载力性能的影响,从材料模量变化对承载力的影响角度,利用推导出的空心钢管混凝土临界承载力公式并结合有限元程序计算出空心钢管混凝土构件中素混凝土自由徐变量、核心混凝土卸载徐变及构件纵向徐变量,根据将钢与混凝土两种材料在徐变发生后的切线模量改变,计算出徐变后构件稳定承载力下降率.分析表明:空心率越大、钢管的钢材级别越高,徐变对整体构件的承载力影响越少;而恒载占设计荷载的比例越大时,徐变对整体构件的承载力影响越大.当空心钢管混凝土轴压心受压构件承受永久荷载引起的轴心压力占全部轴心力30%及以上时,应将构件承载力乘以徐变折减系数.     

徐变计算理论及其在软件开发中的应用

在开发桥梁分析软件时，为了使徐变计算具有系统性、连贯性和可操作性，通过对已有关于徐变计算理论的文献分析，推导并组织了徐变系数、徐变增量法递推公式以及徐变等效节点荷载列阵等相关计算公式，并采用龄期调整有效模量法编制了适合各类杆系结构各种施工情况的徐变分析程序，计算内容包括徐变系数、徐变变形及徐变次内力，最后通过一个变截面固端梁的算例，采用本程序计算并与其他方法计算结果进行对比分析，表明计算思路正确可行．     

基于递归算法的混凝土干燥徐变数值分析

对混凝土的干燥徐变机制进行分析,认为干燥徐变主要由2个原因造成:微裂缝的闭合和应力导致的附加收缩。在毛细孔压力理论和微裂缝理论的基础上,推导了常应力状态下的干燥徐变理论模型,通过递归算法,将该理论公式与有限元计算程序相结合,推导得可计算复杂受力状态下的混凝土徐变而无需记录应力历史的有限元模型。通过与试验结果和Bazant模型的计算结果对比,该模型计算结果的准确性得到验证     

区域分解并行有限元计算方法研究

按照区域分解算法“分而治之”的思想,研究了在普通PC机群上实现大规模并行有限元计算的方法.针对PC机群的特点,有限元计算数据采用分布式存储策略,方程组的求解采用并行预处理共轭梯度算法.采用C++语言及MPI消息传递接口开发了基于PC机群的并行有限元计算程序,利用6台计算机对247871个单元的有限元模型进行了并行求解,并行加速比达到5.26.验证了程序的可靠性和高效性.     

CCGA焊点热循环加载条件下应力应变有限元分析

SMT焊点在热循环加载条件下的应力应变过程分析是 SMT焊点可靠性研究的重要内容。SMT焊点的可靠性问题主要是焊点在热循环过程中 ,由于陶瓷芯片载体与基板材料之间的热膨胀失配而导致焊点的蠕变疲劳失效。以 CCGA焊点为例 ,利用 CCGA三维焊点形态预测表面节点输出结果 ,将焊点形态分析三维表面模型转换为焊点应力应变有限元分析三维实体模型 ,从而建立了 CCGA焊点可靠性分析模型 ,采用三维有限元方法分析了 CCGA焊点在热循环条件下的应力应变过程。在此基础上 ,对 CCGA焊点疲劳寿命进行了计算     

一种三维刚架—桁架静力分析有限元程序

介绍了三维刚架计算原理以及作者所编制的一种应用于ＰＣ微机的有限元程序．本程序用＂ＦＯＲＴＲＡＮ＂语言编写,采用半动态一维存储．引入了单元整体形函数矩阵,简化了单元非结点载荷与结点载荷的转换过程．可用于计算三维及二维刚架或桁架在多种载荷条件下的位移及杆端内力并可绘出结构的有限元模型、支承、受载及变形状况．通过一系列算例验证了程序的正确性．     

钢管混凝土拱桥收缩徐变的有限元分析

采用大型通用有限元软件ANSYS计算钢管混凝土拱桥拱肋混凝土的收缩徐变量值,将计入混凝土收缩徐变前后的拱桥内力与应力值进行比较,分析混凝土收缩徐变对结构变形的影响,得出了钢管混凝土拱桥收缩徐变的规律:混凝土的收缩徐变使钢与混凝土之间的内力与应力发生了明显改变,引起钢管应力增加,混凝土应力减小.