深开挖中粘弹—粘塑性土体稳定的数值分析

本文探讨软土地基中喷锚网支护开挖性能粘弹－粘塑性有限元分析方法，采用西源流变模型编制了模拟基坑开挖全过程的有限元程序，并对实际工程进行了分析。     

弹粘塑性有限元分析中相对于几种屈服准则的H矩阵的统一格式

文献介绍了弹粘塑性有限无解的数值方法,给出了Mises屈服准则的H矩陈表达式。本文对工程中常用的四种屈服准则,即Mises,Tresca,Mohr-coulomb,Drucker-Prager准则,给出了H矩阵的统一格式,提供厂消除Tresca,Mohr-Coulomb准则奇异性的方法并给出了公式。     

基于不可逆内变量热力学的岩石材料粘弹-粘塑性本构方程

岩石材料的粘弹性和粘塑性变形是与时间相关的能量耗散行为。在Rice不可逆内变量热力学框架下,引入两组内变量分别用来描述在粘弹性和粘塑性变形过程中材料的内部结构调整。通过给定比余能的具体形式和内变量的演化方程,推导出内变量粘弹-粘塑性本构方程。粘弹性本构方程具有普遍性,能涵盖Kelvin-Voigt和Poynting-Thomson在内的经典粘弹性模型的本构方程。并指出热力学力与应力呈线性关系是组合元件模型为线性模型的根本原因。粘塑性本构方程能较好地刻画岩石材料在粘塑性变形过程中的硬化现象。对模拟岩石的模型相似材料进行单轴加卸载蠕变试验,将蠕变过程中的粘弹性和粘塑性变形分离并根据试验数据对本构方程的材料参数进行辨识。试验数据和理论曲线对比结果表明该文提出的本构方程能很好地模拟材料的蠕变行为。该类型的本构方程能为岩石工程的长期稳定性的预测、评价以及加固分析提供基础。     

粘弹-塑性海冰动力学本构模型中的Drucker-Prager屈服准则

针对中小尺度下海冰动力作用过程中的漂移和堆积特征,在粘弹-塑性海冰动力学本构模型中引入了Drucker-Prager(D-P)屈服准则。该模型在海冰屈服前采用Kelvin-Vogit粘弹模型,屈服后采用相关联的正则流动法则。采用该模型对规则海区内的海冰堆积过程进行了数值试验,计算的海冰堆积高度与其解析解一致。另外,在对渤海海冰动力过程中的海冰厚度、密集度、速度以及冰内应力进行的48小时数值模拟中,计算的冰厚分布与卫星遥感资料相符合。基于D-P准则的计算结果与Mohr-Coulomb(M-C)准则的结果相一致,但D-P准则克服了M-C准则计算塑性应力时的奇异现象,进而简化了计算过程。在以上数值模拟中,均采用了光滑质点动力学计算方法。以上数值计算均验证了基于D-P屈服准则的粘弹-塑性本构模型在海冰动力学中的可靠性。     

粘弹微球的合成及分散体系的流变性能

采用反相悬浮聚合法,以煤油为外相,水溶液为内相,以丙烯酰胺单体为原料,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸铵为引发剂,SP-60为分散剂合成了一种圆度很高的粘弹微球。利用光学显微镜和红外光谱仪对其结构和形态进行表征,利用MCR301流变仪研究了粘弹微球分散体系的流变性及影响因素。结果表明,粘弹微球平均粒径为100.6μm;微球分散体系存在一个临界剪切速率,具有可逆的剪切变稀和剪切增稠现象;分散体系中粘弹微球浓度越小,温度和矿化度越高,其复数黏度越低,临界频率越高。     

海冰的粘塑性蠕变模型

本文将粘塑性理论用于海冰荷载分析,并将现有的一维蠕变方程推广到二维形式,采用非线性有限元方法计算了作用在一单桩结构上的最大静冰力。     

硬聚氯乙烯的粘塑性本构模型与裂纹扩展行为

建立材料的粘塑性本构模型,进行粘塑性裂纹扩展试验,是开展聚合物粘塑性裂纹扩展问题研究的基础.采用恒定应变速率的方法,对硬聚氯乙烯进行低应变速率下的拉伸试验,确定各应变速率下应力与应变的关系曲线.实验数据表明,该材料的力学性能对应变速率有依赖性,与时间相关,是典型的粘塑性材料.根据实验测得的不同应变速率下应力-应变关系的曲线族,对实验数据进行多元回归分析,确定有关的材料常数,建立了硬聚氯乙烯材料Bailey-Norton公式形式的粘塑性本构模型.进行硬聚氯乙烯的粘塑性裂纹扩展试验研究,得到了裂纹长度增量与时间的关系.     

高分子材料粘弹性能测定方法

本方法列出了高聚物动态试验的一些定义。利用受控频率，受控振幅及受控形式的周期性变化的作用力或形变，采用一定的参数条件，用法国ＭＥＴＲＡＶＩＢ的ＭＡＫ－０４型粘弹分析仪测定高分子材料的粘弹性能。     

基于GRNN的粘弹材料阻尼性能的预测

考虑到粘弹性材料阻尼性能随环境的非线性变化，运用GRNN（广义回归网络）对粘弹阻尼材料动态力学性能函数进行逼近，并构建预测模型。结果证明，该模型具有良好的函数逼近效果，能够较准确的预测材料的动态力学性能，为阻尼材料的研究、开发和性能评定提出了一些指导性的建议。     

岩体粘塑性模型参数的反分析

基于弹-粘塑性有限元方法,探讨了通过反分析来确定P. Perzyna粘塑性本构模型中反映岩体粘塑性变形的流动系数和屈服函数的函数的方法,并用实测数据检验了这一反分析方法的可行性.     

用于自适应进气道的扁薄球壳双稳态特性分析

自适应进气道通过主动控制唇口和内管道的结构形状,能够调节进气道的捕获面积和喉道面积,从而提升战斗机在宽速域内的进气道性能。鼓包进气道是一种先进的进气道,但是鼓包面形状不可调节,限制了其在非设计点的性能。该文针对该问题,提出利用扁薄球壳的双稳态构型调节鼓包面形状,从而改善进气道在不同速度下的使用性能。研究了铰支边界的圆底扁薄球壳存在双稳态构型需要的条件,分析了加载方式和加载位置对壳体双稳态特性的影响,并给出稳态构型转换时壳体结构参数与驱动载荷、加载行程以及结构内应力的关系,为扁薄球壳双稳态构型的形状控制以及在自适应进气道上的应用提供设计参考。     

球顶扁锥壳非线性稳定问题的样条配点法

本文首先应用逐步加载法将中心部分为球面的扁锥壳在均布载荷作用下的非线性微分方程组线性化，然后利用样条配点法解线性微分方程组，得到了临界载荷的数值。     

扁球壳在集中荷载作用下位移和内力的计算公式和数值表

本文给出了扁球壳在四种集中荷载作用下的位移和内力的计算公式及相应的数表，可以直接查用。     

空间网壳结构的自调整模糊振动控制

基于模糊控制原理,构建运用于大跨空间网格结构的经控制规则修改的自调整模糊控制器,提出含有一个和多个调整因子的控制规则的解析形式及其相应控制规则表,且对控制规则进行调整因子自寻优.运用该模糊控制器,实施对网壳结构的振动控制,数值对比分析在自调整模糊控制器与未经过规则修改的模糊控制器下,结构动力响应及调整因子在自寻优前后的结构动力响应.研究表明,该自调整模糊控制器设计简便,振动控制效果明显.     

协同工作条件下地基土对单层球面网壳结构动力性能的影响

针对大跨空间结构与地基土协同工作问题,基于修正的S-R(Sway-Rocking)模型,建立单层球面网壳屋盖-支承结构-地基土协同工作的整体有限元模型,分析协同工作条件下不同地基土对单层球面网壳结构自振特性及地震响应的影响。研究表明,协同工作条件下单层球面网壳结构的自振周期随着地基土的变软明显增大,屋盖结构竖向振型提前。在地震作用下,单层球面网壳屋盖的杆件轴力和网壳节点最大竖向加速度随着地基土变软而减小;网壳节点的最大水平位移随着地基土的变软而增大,而最大竖向位移呈现减小趋势。     

孔边有加强环的轴对称球壳圆孔的应力集中

本文讨论孔边有加强环的球壳圆孔应力集中的轴对称问题。导出了径向弯矩、环向轴力、径向轴力的内力集中系数公式。文中对各种几何参数（孔洞尺寸，环梁截面尺寸，环梁与壳面的偏心距）下的内力分布作了详尽的讨论。就泊松比ν＝０，壳面作用有法向面荷载ｑ和孔边作用有线荷载ｐ的情况，分别作了径向弯矩，环向轴力，径向轴力的内力集中系数表格。对于加强环内的弯矩，也给出了计算公式和表格。这些表格可供设计单位直接应用。①②③     

不同参数影响下球面网壳表面风压系数分布规律研究

大跨度球面网壳在其风工程分析中包含了风的分离、再附着等最复杂部分,曲面表面风压系数的分布变得异常复杂。针对风压系数分布问题利用FLUENT 和计算流体力学(CFD)技术,在选用SST k-w 湍流物理模型的基础上,改变球面网壳矢跨比、球面网壳高度、风速、风向攻角及球面网壳半径等不同参数,计算分析了球面网壳表面风压系数的变化规律。为快速准确的得出网壳表面风压系数,提出了风压系数分布的二维几何平面拟合方法并得出拟合公式。最后将公式应用到已有的风洞实验结果,得到其风压分布趋势和实验结果基本相符。     

考虑焊接球节点变形的网壳结构多尺度有限元分析方法

为了同时分析焊接球节点的局部受力和网壳的整体受力,根据多尺度有限元法的思想,将焊接球节点以及它所连接的杆件长为S的一小段作为微观尺度模型采用实体单元离散,结构的其余部分作为宏观尺度模型采用梁单元离散。根据经典欧拉梁理论的平截面假定推导了两种尺度模型界面上的位移增量约束方程,并给出了基于Updated Lagrangian 法的位移增量约束方程引入方法。给出了S 的估计值并采用Zienkiewicz-Zhu 后验误差估计理论来确定它是否合理。以考虑节点屈服的单层球面网壳弹塑性静力稳定性分析为例说明了该方法的有效性和可行性。     

层合中厚浅球壳受撞击时的非线性动力响应分析

建立了正交铺设层合中厚浅球壳在任一位置受撞击载荷作用的非线性运动微分方程,根据Hertzian定律,考虑撞击物与浅球壳之间的弹性接触效应,确定了壳体在其接触处所承受的冲击力。对此非线性动力问题,采用有限差分法与时间增量法求解。算例中,讨论了撞击物的速度、壳体中曲面曲率半径及接触点位置对壳体所受冲击载荷及其位移响应的影响。     

简支半球壳的轴对称弯曲

本文用三维弹性力学理论求得简支半球壳轴对称弯曲问题的一般解析解。该解具有分离变量形式，在坐标方向是正交完备的雅可比多项式级数。文末结合一个算例给出数字结果，并证实了中厚壳理论的精确性。