密肋复合墙体结构轻质填充材料本构模型的研究

通过对密肋复合墙体结构常用的轻质填充材料在含水率为(6±2)%时的单轴受压试验,确定了密肋复合墙体结构的轻质填充材料单轴受压本构模型,进而基于统一强度理论.结合抗拉强度及抗剪强度试验,确定了密肋复合墙体结构填充材料的多轴破坏准则.并建立了密肋复合墙体填充材料的弹塑性本构模型.     

砂土的双硬化特性与弹塑性本构模型

 基于高精度的丰浦砂三轴等向加卸载试验与多应力路径平面应变压缩试验结果,提出平面应变条件下的修正塑性功体积硬化函数,得到双硬化框架下的修正塑性功剪切硬化函数,建立应力路径不相关的丰浦砂修正塑性功剪切–体积双硬化函数。在该双硬化函数基础上,推导基于修正塑性功的增量型剪切–体积双硬化弹塑性刚度矩阵,构建可以考虑多种变形强度影响因素的丰浦砂本构模型。数值计算与室内试验结果的比较表明,该砂土双硬化弹塑性本构模型可以合理地模拟砂土材料的变形强度特性。     

钢-混凝土组合构件非线性分析

采用三次多项式分段模拟混凝土、钢筋和型钢材料的非线性本构关系 ,以平截面假定为基础 ,推导出双向偏压钢筋混凝土、钢骨混凝土及钢 -混凝土组合构件截面非线性分析通用公式 ,得到的截面割线、切线刚度矩阵是线性与非线性刚度矩阵的叠加。应用标准有限元方法和截面非线性刚度矩阵 ,推导出梁单元刚度表达式。所得到的表达式含义清晰、计算简便 ,分析结果与实验结果吻合很好     

钢—混凝土组俣构件非线性分析

采用三次多项式分段模拟混凝土、钢筋和型钢材料的非线性本构关系，以平截面假定为基础，推导出双向偏压钢筋混凝土、钢骨混凝土及钢－混凝土组合构件截面非线性分析通用公式，得到的截面割线、切线刚度矩阵是线性与非线性刚度矩阵的叠加。应用标准有限元方法和截面非线 性刚度矩阵，推导出梁单元刚度表达式。所得到的表达式含义清晰、计算简例，分析结果与实验结果吻合很好。     

论塑性因子与塑性时间的一般关系

 确定材料特定的内蕴时间表达式,是内时塑性力学建模的难点之一,依据原有的内蕴时间定义,也难以探明塑性增量理论和内时塑性理论之间的联系。为此,给出新的内蕴时间——塑性时间的定义,旧的内蕴时间是塑性时间的特例。根据塑性时间的定义,塑性增量力学理论是内时塑性力学理论的特例,塑性增量理论的塑性因子属于内时塑性理论的塑性时间,因此通过塑性因子的表达式可以获得塑性时间的表达式。材料已有的塑性试验表明,不同材料具有不同的塑性因子,由此确定的塑性时间也因材料而异。众多实例阐明推导塑性时间表达式的具体过程,提供利用塑性时间和脉冲函数把塑性增量力学本构模型推广为积分型内时塑性模型的一般方法。     

钢筋混凝土筒体结构弹塑性地震反应分析

本文提出了一种用于筒体高层结构弹塑性地震反应分析的杆系——柱壳计算模型。应用样条函数对薄壁筒子结构进行分析,根据增量理论,推导了薄壁筒子结构的弹塑性矩阵及刚度矩阵。推出了框架筒中空间杆件考虑剪切变形、几何非线性和材料非线性的单元刚度矩阵。编制了计算程序,通过计算例题,验证了方法的可行性及正确性。     

混凝土材料的三维弹塑性本构模型

广义非线性强度理论将材料的强度特性分解为4个相互独立的因素,由4个材料参数分别描述,在主应力空间内的强度面连续光滑,存在连续的偏导数。将广义非线性强度理论作为屈服函数,以塑性剪应变作为硬化参数,将塑性剪应变与剪应力之间建立分段函数关系,采用非关联流动法则,建立混凝土材料的三维弹塑性本构模型。本构模型中各参数意义明确,通过材料试验结果对本构模型的验证表明,所建立的三维弹塑性本构模型可较好地描述混凝土材料的三维变形与强度特性,进一步可用该材料模型对混凝土结构进行多维非线性受力分析,为结构设计和分析提供依据。     

土石粗粒料的强度和变形特性的试验研究

根据大坝应力路径,对粗粒料进行等应力比和等应力比增量等于常数的三轴剪切试验,得出了相应的应力–应变关系式和规律;根据粗粒料的试验强度曲线特征,提出用幂次型函数表述粗粒料的抗剪强度,并以此为屈服准则,结合弹塑性理论建立了粗粒料的弹塑性本构模型,该模型可以用一个统一的表达式表述,该模型概念清晰、模型参数较少;同时推导出粗粒料的弹塑性矩阵;通过试验验证模型计算得到的粗粒料应力–应变关系曲线和实测结果吻合较好。     

岩石三维弹塑性损伤本构模型研究

基于应变等效假设和真实应力概念的弹塑性损伤理论,在真实应力空间内,结合非线性统一强度模型,以广义塑性剪应变为硬化参数,并同时考虑应力水平对硬化速率的影响,建立了无损状态下岩石材料的弹塑性表达式;在名义应力空间内建立考虑围压对损伤速率影响的损伤演化方程,从而建立了岩石材料的三维弹塑性损伤本构模型。本构模型中各物理参数意义明确,与材料试验结果的对比表明,所建立的三维弹塑性损伤本构模型可较好地描述岩石材料在多轴受力情况下的变形与强度特性,为岩体工程的复杂非线性受力分析提供理论依据。     

非均匀强化塑性模型的统一弹塑性本构关系

介绍了三参数统一强度理论和非均匀强化塑性模型 ,并利用三参数统一强度理论对非均匀强化塑性模型进行推导 ,得出了其在强化过程中的弹塑性本构关系。所得模型考虑了材料的拉伸强度与压缩强度不等、双轴等压强度与单轴等压强度不等的情况。当取不同的参数 b和 α时 ,该本构关系退化为 Mohr- Coulomb、Tresca和双剪强度理论等在非均匀强化塑性模型下的本构体系 ,因而可以适用于各类工程材料和不同的受力情况 ,有重要的工程应用价值。     

基于统一强度理论生态复合墙体受剪极限承载力分析

基于试验研究及理论分析,结合生态复合墙体受力特性、破坏过程及破坏模式,提出生态复合墙体复合材料等效弹性板模型;建立生态复合墙体整体斜压杆计算模型。采用适用于各种材料复杂应力状态下的双剪统一强度理论,推导出生态复合墙体的受剪极限承载力计算公式,应用此公式对前期试验墙体进行分析。将理论结果与试验数据进行对比分析,结果表明:该模型能够较好的反应生态复合墙体的极限承载力特性,可用于不同尺寸、配筋和内填材料生态复合墙体的极限承载力验算。     

不同生态材料复合墙体力学性能对比分析

生态复合墙结构内填材料的多元化选择已成为生态复合墙发展的新亮点。通过对目前国内外研究较为成熟、应用较为广泛的几种新型建材单轴受压本构模型及优缺点等的介绍,对内填材料的应力-应变关系作了对比分析;最后,引入双剪统一强度理论推导出各种内填材料的多轴弹塑性本构关系,并且利用ABAQUS有限元分析软件对填有不同材料的复合墙体作了数值模拟对比分析,得出它们在生态复合墙结构体系中的适用范围。研究表明:陶粒砌块可用于中高层生态复合墙结构;加气混凝土块和发泡砌块可用于多层生态复合墙结构;草砖适用于低层生态复合墙结构;而石膏由于其延性和耐久性较差,不建议用于该结构体系。     

基于统一强度理论的井简围岩应力分析

在考虑井筒周围岩石的渗流作用和孔隙水压力的基础上,对有效应力进行了修正;基于统一强度理论,充分考虑中间主应力,对井筒周围岩石进行了弹塑性分析,并给出了井筒周围岩石的应力分布表达式和保持井壁稳定的弹性极限荷载及塑性极限荷载的统一解析式.分析结果表明:通过改变统一解析式中的参数,可将其退化为其他强度理论条件下的解析式,所得的统一解适用于不同强度理论条件下各类岩石材料的弹塑性分析;有效应力修正后的极限分析为井壁稳定分析提供了理论依据,具有一定的理论及实际应用价值.     

不同应力路径下旋转硬化方程的统一表示及验证

在收集到的大量试验数据的基础上,结合旋转硬化表达式,提出一个适用于不同应力路径下的旋转硬化表达式,该公式中共有两个参数,通过理论分析得到这两个参数的确定方法。将该公式导入修正剑桥模型来模拟土体在不同加载路径下的应力应变行为,将模拟结果与试验结果进行对比,结果显示,采用该旋转硬化表达式的各向异性本构模型得到的结果与试验结果均吻合较好,从而验证了该旋转硬化表达式的合理性。     

复杂边界条件带孔矩形薄板的样条函数实用分析方法

本文采用三次修正B样条的线性组合作插值函数,根据弹性薄板的广义变分原理对带有复杂边界条件的矩形薄板建立了总体刚度矩阵,给出了系数矩阵的显式表达式。另外,本文还利用叠加原理对内、外边界均为矩形的开孔薄板建立了总体刚度矩阵,给出了系数矩阵的显式表达式。文中提出的计算方法具有精度高、计算量少、易于在小型计算机上实现等特点,应用甚为简便。最后,文中给出的若干算例说明本文提出的方法的计算精度能满足工程设计要求。     

双剪统一弹塑性应变软化本构模型研究

 根据统一强度理论应力不变量的形式,确定所要建立模型的屈服函数以及塑性势函数,考虑土体强度随加载过程的逐渐发挥,确定土体硬化函数。采用非相关联流动法则建立复杂应力状态下的土体弹塑性本构方程,并且对模型中所产生的奇异性进行分析和处理,指出模型中的奇异性是屈服函数、塑性势函数的流动矢量、以及硬化模量所引起的。给出模型中所含参数的确定方法,采用膨胀性泥岩的常规三轴试验模型进行验证,验证结果表明,所建立弹塑性本构模型能够模拟泥岩的应力–应变关系,较好地反映土体的应变软化特性。     

软岩三维弹黏塑性本构模型

为了有效地描述软岩的软化特征,首先推导了以压为正统一强度理论表达式,该理论可以考虑材料拉压强度不等及中间主应力效应,适合岩土工程界以压为正的使用习惯以及岩土材料拉压强度不等的特性;其次推导了以压为正统一强度理论π平面的极限线;第三,基于推导的π平面的极限线,结合Yin-Graham模型,推导了软岩的三维统一弹黏塑性本构模型表达式。根据针对取自日本石川县能登半岛端部的硅藻质泥岩所进行的不同围压、不同加载速率条件下的应变控制式和应力控制式固结不排水三轴试验资料确定了模型参数,进行了弹黏塑性数值模拟分析。并与三轴试验结果进行了对比分析,结果表明:本文建立的软岩三维统一弹黏塑性软化本构模型的数值模拟结果与试验结果非常接近,可以很好地模拟软岩的应变软化特征。     

棉花秸秆砌块力学性能研究

为充分利用新疆地区农作物剩余物——棉花秸秆,提出一种墙体新型填充砌块——棉花秸秆砌块,介绍其配置工艺,并研究基本力学性能.通过正交试验设计配置满足填充材料强度要求的纯生态棉花秸秆砌块,进行单轴抗压试验,研究最佳配合比下砌块的基本力学性能,得到砌块的基本物理、力学性能参数,可用两个阶段描述砌块的单轴受压本构关系.此种材料可作为墙体填充材料,应用于工程实际是完全可行的.     

岩体等效强度参数确定的理论和方法

 从能量等效的角度研究岩体的等效强度参数,采用变形加固理论中的塑性余能为等效指标确定复合介质的强度参数,详细推导用于等效复合介质强度参数的等效计算表达式。该表达式表明了复合介质变形和强度参数之间的相关性,通过数值算例研究材料变形参数对强度参数的影响程度以及材料不同配比下复合介质强度参数的变化规律,表明塑性余能等效方法在确定岩体强度参数上的可行性。     

用耦合法和O.C.Zienkiewicz准则求解地下结构的弹粘塑性问题

本文详细介绍了用有限元与边界元耦合的方法求解地下结构的弹粘塑性问题,并参照O.C.Zienkiewicz屈服准则推导了用于隐式计算格式的H矩阵的显式表达式。文中最后给出了两个应用实例,及与弹塑性分析结果进行了比较。