地下洞群围岩稳定的试验研究

本文采用模型试验的方法，研究地下洞群围岩稳定的问题，模型使用一种特制的地型地质国模型材料，它基本上满足模型与原型全相似的要求，由于采用这种材料，使得模型加载装置得以轻型化，试验通过平面应变和三维两种破坏模型进行，平面应变模型为立式的。试验成果与相应计算成果很相接近。     

多轴应力状态下混凝土的动态强度准则

为了解复杂应力状态下混凝土动态强度变化规律,提出了一个考虑应变率效应的八面体应力空间的多轴静动破坏准则．该准则的空间破坏包络曲面采用二次函数形式,在偏平面上的破坏包络线采用Willam-Warnke 模型在偏平面上的椭圆曲线,使用特征应力点法对拉压子午线方程进行修正以考虑偏平面上罗德角对动态强度的影响．通过对大量混凝土多轴静动强度试验成果的分析,表明此强度准则与已有的试验结果吻合较好,能很好地反映平面应力或三轴应力状态下普通混凝土的静动强度变化规律,并且形式简单,便于实际应用．     

一种基于有限元仿真的板料成形极限预测方法

从成形极限图试验中观察得到了板料发生缩颈的2条判断准则：1．板料发生缩颈时凸模与板料接触力出现峰值；2．缩颈区域应变路径向平面应变状态发生突变，在有限元仿真软件中建立成形极限图试验的模型，对不同尺寸的试件进行仿真，根据以上2种准则可以得到在不同应变状态下的缩颈应变成形极限和应力成形极限．在二维坐标系里标出得到的极限点并连成曲线，即为用有限元仿真方法得到的板料应变成形极限图（Forming Limits Diagram-FLD）和应力成形极限图（Forming Limit Stress Diagrmn-FLSD）．通过与理论计算方法和试验方法得到的结果对比发现用该方法得到的FLD以度FLSD比理论推导出的更接近试验得到的数据．     

各向异性砂土剪切带角度的理论分析

针对平面应变条件下各向异性砂土剪切带角度的试验规律,采用传统的3种理论和分叉理论进行对比分析。将平面应变条件下剪切带角度的试验结果按照传统3种理论整理发现,尽管传统3种理论可以估算同种砂剪切带角度的极小、中间和极大值,但无法解释其各向异性规律。砂土在平面应变条件下破坏时会产生明显的剪切带,当剪切带方向和砂土沉积面方向接近时,会较早诱发剪切带的产生,使材料强度降低,造成了平面应变条件下各向异性强度规律明显不同于常规三轴条件下的试验规律,采用分叉理论结合各向异性模型则可以有效解释这个规律。随砂土沉积面角度的变化,模型可以从细观角度解释常规三轴条件下剪切带角度的单调变化的试验规律,结合分叉理论可以描述平面应变条件下其先减小然后增大的规律。通过几种理论对比分析表明,模型结合分叉理论不但能够描述多种应力状态下的平面应变和常规三轴应力条件下剪切带角度表现的不同规律,而且能够从细观角度解释其各向异性成因。     

三峡电站压力管道大比尺仿真模型加载技术研究

根据三峡电站压力管道仿真材料大比尺平面结构模型是国内外同类模型中规模最大，加载技术复杂的特点，首次研究采用组合压力钢枕施加内压荷载，施压均匀，加载效果好，完成了模型超载破坏试验，取得了规律性好、对三峡工程管道设计具有重要参考价值的成果．     

密肋复合墙板结构/有限元分析模型/比较研究

采用6种不同的有限元分析模型对密肋复合墙板结构中复合墙板与边框架以及填充砌块与混凝土框格协同工作方式进行了模拟．通过将采用不同计算模型的计算结果与试验结果的比较分析，提出了“刚架-平面子结构”计算模型．通过对填充砌块弹性模量不同取值的计算和数理统计结果的分析，提出了对填充砌块弹性模量进行统一修正以对该计算模型进行修正的方法．计算分析与试验结果对比表明：修正后的“刚架-平面子结构”计算模型计算方便、可靠，是进行密肋复合墙板结构弹性受力分析的理想计算模型。     

基于微平面模型的混凝土本构矩阵

在Zdenek P Baant等人提出的微平面模型的基础上,提出了确定混凝土本构矩阵的逐步拟合方法.给出了基于微平面的应力-应变刚度矩阵,并采用逐步拟合法根据试验数据给出了微平面上应力-应变关系函数的量化形式.模型基于单轴试验数据进行拟合,可用于计算材料的多轴本构关系,也可用来进行隐式分析.     

大型立式巷道平面应变模拟试验台的研制与应用

分析了现有巷道平面应变模拟试验台的局限性，成功地研制了目前国内外最大的立式巷道平面应变模拟试验台，模型最大尺寸（长ｘ高ｘ宽）达３１７０ｍｍｘ２０００ｍｍｘ４００ｍｍ，可根据需要在此范围内调整，它具有模拟范围大（包括模拟不等压、采动影响等）和相似性强的特点．本文介绍了该试验台的结构、检测系统和减摩措施，并通过实例说明了它的应用及其效果。     

非织造布力学各向异性与顶破强力的模拟计算

本文研讨非织造布力学性质估算方法，取对称于垂直轴的各向异性于面体，各方向的应力一民应变保持线性，应用平面全任意方向的拉伸模量与主模量间的关系式，推导得出上述平面体的顶破强力计算公式，顶破强力计算式中包括含弹体常数（材料拉伸应力方向与主模量方向间夹角的函数）材料最小裂伸长率和试样尺寸等参数，设令非织造布符合上述平面体模型，采用非织造布力学性质实测资料验证其适应程度，本文给出两种涤纶热轧非织造布的试验     

应用直接法求解拉延筋约束力

结合板料冲压计算机模拟的实际情况,改进了李东升[1]等人提出的拉延筋约束力求解模型。在板料成形模拟过程中采用弹塑性本构方程,推导出塑性状态下应力应变关系。考虑厚向各向异性、应变率、弹性力和应变硬化的影响,根据平面应变假设采用弹塑性幂次强化模型求解拉延筋约束阻力,并将结果与试验值对比,从而验证了此改进方法的有效性。     

Prony级数形式的形状记忆聚合物有限应变黏弹性本构模型

为考察形状记忆聚合物（SMPs）的有限应变力学特性,将SMPs材料的弹性响应采用Neo-Hookean超弹性本构方程描述,黏性响应采用Prony级数描述,从经典遗传积分形式的黏弹性本构方程出发,推导出有限应变格式的黏弹性本构方程和相应的材料参数拟合公式.采用环氧基形状记忆树脂（ESMP）进行拉伸-松弛试验,利用推导的公式进行非线性拟合得到本构方程的参数.对不同温度下ESMP的黏弹性力学特性进行试验研究,表明在试验温度范围内随温度升高ESMP的初始模量降低,初始模量中黏性部分所占比例降低,但弹性部分模量值基本不变.针对三维的SMPs结构分析问题,基于所推导本构,应用ABAQUS软件建立数值模拟方法.对拉伸-松弛试验进行数值模拟,结果表明所推导的本构方程用于SMPs的大应变分析中具有较高准确性.此外,所推导的有限应变黏弹性本构方程及参数拟合公式也适用于具有黏弹性特点的其他各向同性高聚物.     

静态电阻与光纤应变测试技术在岩土地质力学模型试验中的应用

结合沪蓉西八字岭分岔式隧道三维地质力学模型试验,将静态电阻应变技术和光纤应变测试技术应用于地质力学模型试验中,并通过应变测试得到洞室周围关键点主应力的大小和方向.同时将试验测试结果与数值模拟结果进行对比分析,取得了较好的一致性.试验结果证明,只有将电阻应变片测试技术和光纤应变测试技术有机结合,才能得到较好的试验数据.     

粘土数值建模方法与Duncan模型的对比研究

以塑性体应变与塑性剪应变之间的相互作用原理为指导,对粘土本构关系的数值建模方法进行了研究。采用包含应力路径函数的两个本构泛函作为模型基本框架,可以反映出应力路径相关性。应力应变增量关系的表达式包含两个偏导数的交叉项,用于反映塑性体应变与塑性剪应变的相互作用。利用三轴试验结果建立了粘土的弹塑性本构模型,该模型能够反映出土的三大基本力学特性:压硬性、剪胀性和应力路径相关性。通过可视化,分别给出在整个应力场中剪切和体积的三维变形曲面。此外,从模型的理论基础、基本框架和预测结果等方面与Duncan模型进行对比,显示出数值建模方法优于传统方法。     

Field tests on mechanical characteristics and strength parameters of red-sandstone

Large-scale field shear tests on ten specimens of the red-sandstone embankment at a highway in Hunan, China, were performed to examine mechanical characteristics and parameters of red-sandstone. The curves of thrust-dispiacement, failure mode, and shear strength parameters for red-sandstone with different water contents, different compactions, and different grain size distributions were obtained from the tests. A practical procedure of in-situ test for red-sandstone embankment was proposed to normalize the test equipment and test steps. Based on three-dimensional thrust-sliding limit equilibrium method, the formulas for calculating strength parameters of red-sandstone considering three-dimensional sliding surface were inferred. The results show that red-sandstone has typical complete curves of stress-strain, strain softening, which are caused by the special structure of red-sandstone; water content and compaction are important factors for strength and failure mode of red-sandstone; The average value of cohesion and internal friction angle of the specimens calculated by three-dimensional technique are 21.56 kPa and 29.29°, respectively, and those by traditional two-dimensional method are 25.52 kPa and 33.76°, respectively.     

Microstructure modeling and virtual test of asphalt mixture based on three-dimensional discrete element method

The objective of this work is to model the microstructure of asphalt mixture and build virtual test for asphalt mixture by using Particle Flow Code in three dimensions(PFC~(3D))based on three-dimensional discrete element method.A randomly generating algorithm was proposed to capture the three-dimensional irregular shape of coarse aggregate.And then,modeling algorithm and method for graded aggregates were built.Based on the combination of modeling of coarse aggregates,asphalt mastic and air voids,three-dimensional virtual sample of asphalt mixture was modeled by using PFC~(3D).Virtual tests for penetration test of aggregate and uniaxial creep test of asphalt mixture were built and conducted by using PFC~(3D).By comparison of the testing results between virtual tests and actual laboratory tests,the validity of the microstructure modeling and virtual test built in this study was verified.Additionally,compared with laboratory test,the virtual test is easier to conduct and has less variability.It is proved that microstructure modeling and virtual test based on three-dimensional discrete element method is a promising way to conduct research of asphalt mixture.     

黄茅海水域三维水动力数值模拟

基于k-kl紊流模型,联合第三代海浪模式SWAN,建立了波流共同作用下的三维水动力数值模式,并应用到黄茅海水动力数值模拟研究中.考虑到实际河口和海底地形,通过平面和垂向三维坐标变换,在空间完全交错的网格系统上离散化控制方程组,采用内外模式分裂技术求解.数值模拟结果表明:计算值与实测值符合良好,模型较好的复演了黄茅海水域的三维水动力状况,可用于进一步的研究.     

SSUH model: A small-strain extension of the unified hardening model

A small strain unified hardening (SSUH) model is proposed in the present study to tackle the small strain behavior of clay. The model is an extension of the unified hardening (UH) model for overconsolidated (OC) clays accounting for the small strain stiffness. The new features of the SSUH model over the UH model include: (a) a new elastic hysteretic stress-strain relationship to evaluate the stiffness degradation at small strains and to generate the hysteresis loop under cyclic loading condition; (b) a revised unified hardening parameter to enhance the plastic stiffness at small strains; and (c) a new overconsolidation parameter, which is crucial to make the UH model working with the elastic hysteretic stress-strain relationship effectively. With these enhancements, the SSUH model can describe a high initial stiffness and the highly nonlinear stress-strain relationship at small strains, in addition to the shear dilatancy and strain hardening/softening behaviors of OC clays at large strains. In comparison with the Modified Cam-clay (MCC) model, the proposed model needs two more small strain related parameters, which can be easily obtained from laboratory tests. Finally, some drained triaxial compression tests at large strains, drained triaxial compression/extension tests at small strains, an undrained compression test at small strains and a drained cyclic constant radial stress test are employed to validate the new model.     

Analysis of pre-crack kinking and delamination in terms of SLB test of honeycomb sandwich structure

The flatwise tension(FWT) and single leg bending(SLB) tests were used to investigate the fracture behavior of honeycomb sandwich specimens.In the FWT test,only the interlaminar delamination was observed.The test results show that the interfacial peel strength is higher than the interlaminar peel strength.In terms of SLB experiment,a new fracture mode was found,namely IKP(initiation of interlaminar delamination,kinking into facesheet and propagation of interlaminar delamination).The virtual crack closure technique was applied to separate the values of Mode I and Mode II components of the strain energy release rate in SLB experiment.The finite element analysis result shows that the Mode I strain energy release rate is higher than the Mode II strain energy release rate.To simulate the failure of SLB test of honeycomb sandwich specimens,a new computational model based on the Tsai-Hill failure criterion and the cohesive zone model is proposed.In comparison with experimental results,it can be concluded that the computational model can validly simulate the IKP of a honeycomb sandwich structures with reasonable accuracy.     

基于次加载面摩擦模型的接触面剪切特性研究

为了反映土与结构接触面的应变软化特性以及剪切速率对土与结构接触面力学特性的影响,基于ABAQUS软件提供的FRIC子程序,采用显式积分算法,对能够表现接触面上应变软化的次加载面摩擦模型进行二次开发. 利用该模型模拟土与结构接触面的直剪试验,研究直剪试验过程中次加载面摩擦模型接触面上的应力演变过程. 研究结果表明,利用次加载面摩擦本构模型,能够较好地模拟土-结构接触面直剪试验中的应变软化和密实状态的类砂土残余切应力随剪切速率的增大而下降的现象. 在剪切位移的发展过程中,次加载面摩擦模型接触面上的切应力先增加后减小,接触面远离加载端一侧到另一侧的应力发挥水平先后达到最大值. 该研究表明,次加载面摩擦模型可以用于土与结构接触面的应变软化特性和速率相关性的模拟.     

形状记忆合金的一维连续超弹性滞回模型

当前,关于形状记忆合金（SMA）滞回模型的种类很多,其中Graesser模型被认为是较为实用且相对简单的以连续方式表达的模型。然而,Graesser模型并没有考虑应变速率的影响,因此仅对低速加载的SMA比较理想。在利用SMA的超弹性（PE）进行被动耗能时,SMA是在一定速度下进行的,因此考虑应变率的影响更具有普遍意义。本文目的是以SMA拉伸滞回试验为基础,建立考虑应变率影响的一维连续超弹性滞回模型。在Graesser模型的基础上,采用数值分析和实验验证相结合的方法,重点考虑应变率的影响。首先,进行不同条件下的SMA循环拉伸试验,明确主要影响因素;其次,在循环试验的基础上建立超弹性状态下的滞回模型,并确定有关参数;最后,通过其它实验条件下的结果验证所提出模型的有效性,并进行数值仿真分析。数值分析和实验结果均表明所建立的考虑应变率影响的SMA一维超弹性滞回模型可以有效体现其基本力学性能,且简单实用,可用于利用SMA超弹性的结构的动力反应分析。