使用遗传算法增强GH4169高温合金BP-ANN本构模型的预测稳定性（英文）

为了更好地描述GH4169高温合金的塑性流动行为,利用Gleeble 1500热模拟试验机进行了不同变形温度和应变速率下的GH4169高温合金等温热压缩试验。基于真实应力-应变数据建立了GH4169高温合金反向传播人工神经网络(BP-ANN)本构模型,并进一步考察了本构模型的预测稳定性与模型参数之间的关系。预测结果发现,GH4169高温合金BP-ANN本构模型的输出对模型参数具有很强的依赖性。针对这一问题,本研究采用遗传算法(GA)优化BP-ANN本构模型的方法,建立GA-BP-ANN集成本构模型。优化后的结果表明,GH4169高温合金的GA-BP-ANN集成本构模型大幅增强了BP-ANN本构模型的预测稳定性,提升了BP-ANN本构模型的泛化能力。     

岩土本构模型研究的回顾和讨论

对岩土本构模型建模理论研究的发展和演化作了综述,并对几种经典本构模型进行了研究分析,以此为基础对建立岩土本构模型的方法提出了一些建议,并对当前岩土本构模型研究的发展趋势作了讨论,同时指出了建立各向异性和渗流-应力耦合作用的岩土本构模型的迫切性及其研究方向。     

钢筋混凝土结构的模型更新混合试验方法

当结构在极端荷载作用下进入强非线性时,混合试验数值子结构是否能够准确模拟结构的强非线性成为关注焦点。模型更新从本构模型参数准确性的角度出发,提出了在线更新数值子结构本构模型参数的概念。由于构件本构模型与截面本构模型具有一定局限性,现有构件、截面本构模型更新的混合试验很难满足大型复杂结构的需求。作者从材料层次出发,采用混凝土本构模型参数的识别方法,并将其应用于钢筋混凝土结构的在线更新混合试验中。通过完成平面混凝土框架3种工况的混合试验,对混凝土材料本构参数识别方法和在线模型更新混合试验进行了验证。试验结果表明该参数识别方法具有较好的收敛速度和稳定性;混凝土本构模型参数的在线更新提高了数值子结构的准确性,进而提高了混合试验的可靠性。     

基于遗传算法的奥氏体SMA神经网络本构模型

为了研究加/卸载速率对奥氏体SMA(shape memory alloy)本构的影响,以弥补Brinson等经典SMA本构模型的不足,进行了奥氏体SMA丝的力学性能试验。根据材性试验结果和神经网络、遗传两种智能算法理论,提出了两种速率相关型SMA本构模型,一种是BP网络本构模型,另一种是遗传算法优化BP网络本构模型。并对这两种本构模型进行了Matlab仿真模拟。SMA材性试验结果表明,循环稳定后,加/卸载速率对SMA的超弹性性能影响较大。Matlab仿真结果表明,以试验数据作为神经网络训练数据的遗传优化BP网络本构模型,其预测曲线与试验的应力-应变曲线吻合很好,预测误差很小,相比未优化BP网络本构模型具有更高的稳定性,是一种较为理想的速率相关型本构模型。     

合理选择丁腈橡胶胶筒本构模型探讨

根据大变形橡胶理论和试验数据,利用最小二乘法原理,导出了确定橡胶本构模型系数的公式和评价本构模型优劣的公式.以两种封隔器胶筒材料-701#和29#丁腈橡胶的压缩试验数据为例,确定了二常数、三常数、五常数和九常数Mooney-Rivlin(简称M-R)本构模型和Yeoh三次幂本构模型的待定系数,进行了模型的误差评估和比较.结果表明:Yeoh三次幂本构模型拟合701#和29#材料试验数据能够满足精度要求,但M-R二常数本构模型误差太大;701#丁腈橡胶材料应选择M-R五常数以上本构模型;29#丁腈橡胶材料应选择三常数以上本构模型.     

混凝土损伤本构模型研究评述

现有混凝土本构关系主要是基于成熟的经典弹塑性模型所建立的,弹塑性模型在数学上较严格,但是与混凝土材料破坏机理不协调,各国学者针对混凝土这类特殊多相复合材料提出了很多基于不可逆热力学理论的损伤本构模型。系统综述了混凝土损伤本构研究的成果,在分析了各个有代表意义的混凝土损伤本构模型基础之上,对比研究了各个模型的特点及各自适用范围,通过总结前人成果,为损伤本构模型研究提供了思路。     

岩土本构模型研究的回顾和讨论

对岩土本构模型建模理论研究的发展和演化作了综述，并对几种经典本构模型进行了研究分析，以此为基础对建立岩土本构模型的方法提出了一些建议，并对当前岩土本构模型研究的发展趋势作了讨论，同时指出了建立各向异性和渗流一应力耦合作用的岩土本构模型的迫切性及其研究方向。     

多轴非比例加载下循环硬化的数值模拟

本文应用一整合的粘塑性本构模型数值模拟了高温多轴非比例循环应力作用下退火316型不锈钢的循环硬化。文章中具体描述说明了该本构模型方程及其材料参数的构成与物理意义。本构方程的所有材料参数均由简单单轴实验得出,圆形与方型单轴扭转循环应力路径下本构方程的数值模拟结果由实验结果证实了本构模型的可行性,最后该本构模型扩展的可能性亦得到分析与讨论。     

基于不可逆热力学的形状记忆合金相变塑性统一本构模型研究

为了获得能够描述形状记忆NiTi合金相变和塑性行为的本构关系,基于不可逆热力学,假设两个内变量,分别推导了相变演化规律和塑性演化规律,以及NiTi合金本构模型的主控方程。将导出的本构方程写成一维的增量形式,编制FORTRAN程序,将本构模型进行了程序实现。结合单轴加载的实验曲线、非线性拟合的方法确定该本构模型的相关参数。比较实验结果,验证了该本构模型的合理性。该模型能很好地描述随着载荷不断增加,NiTi合金表现出的母相弹性、马氏体相变、马氏体弹性以及马氏体塑性流动行为,同时,对于应变率效应也能够较为理想地描述。所建立宏观唯象本构模型,参数易确定,为NiTi合金在更加苛刻、极端的环境下的工程应用打下基础。     

土本构模型研究的现状及展望

土本构模型课题，是理论土力学中最基础、最重要的研究内容。正确建立并合理应用土本构模型，对于提高岩土工程的计算精度，具有重要意义。论述了土的非线性弹性模型、弹塑性模型、粘弹塑性模型、结构性及损伤模型、内时模型等研究领域的主要成就和最新进展；结合2l世纪岩土工程发展方向，对诸如建立复杂应力状态本构模型、非饱和土本构模型、结构性模型等有待深入研究的领域的发展动向进行了展望。     

间歇性循环荷载下原状淤泥质软黏土应变预测模型

针对以往交通荷载下软土塑性应变的研究大多忽视时间间歇影响的问题,考虑不同相对偏应力水平和停振比,设计不排水连续和停振循环三轴试验,对试样采用沿K₀线的应力路径固结,研究原状淤泥质软黏土在列车间歇性荷载下的长期应变发展规律. 通过分析连续振动试验结果,发现相对偏应力水平对归一化塑性应变增长率与振次的关系无影响,仅影响等效初次塑性应变. 由于在间歇期土体强度增加,在间歇性循环加载下软土归一化应变增长率显著减小,并且趋于稳定所需的振次随之减少. 基于双曲函数拟合结果,分析停振比对归一化应变增长率的影响规律,发现归一化增长率与振次的关系曲线的形状参数与停振比线性相关. 建立考虑间歇效应的塑性应变长期发展曲线预测模型,该模型由等效初次塑性应变计算模型和归一化增长率计算模型两部分组成,经验证模型预测效果较好,可以用于地铁荷载下软土地基长期应变的计算分析.     

广州地区软土应力应变特性研究

本文对广州地区淤泥质软土固结排水剪切的归一化性状进行研究，在此基础上提出了一个适合于描述该类软土应力应变特性的本构模型，该模型参数少，且易于确定，对于其他地区的软土，模型也具有一定的适用性。     

超固结土的蛋形弹塑性本构模型

为了描述超固结软土在不同应力条件下的强度变形特征,以蛋形函数为基本框架,建立并发展适用于超固结土体的弹塑性本构模型. 通过对一系列超固结土应力路径三轴压缩试验结果的分析,探讨土体在超固结状态下塑性应变的发展规律(剪胀/剪缩). 在先前提出的旋转塑性势面流动法则基础上对其进行发展与改进,引入峰值应力比,构建剪胀状态下归一化塑性势面旋转角与应力状态参数之间的近似线性关系,以满足超固结土的塑性变形特性. 结合基于等效硬化参量的广义塑性功硬化原理构建超固结软土的蛋形弹塑性本构模型. 将三轴压缩试验数据与数值预测结果进行对比以验证模型有效性,结果表明该模型可以有效反映超固结软土在不同加载条件下的应力应变特性,比如软化与剪胀.     

天然软粘土屈服性状的试验研究与本构模拟

为研究结构性及各向异性对天然软粘土屈服特性的影响,对上海软粘土进行了一系列相关试验,包括一维固结试验、三轴不排水剪切试验以及三轴排水应力路径剪切试验;同时在单面边界面模型框架内,引入考虑结构性及各向异性影响的内变量,建立本构方程。通过对边界面与传统屈服面模型计算结果的对比,证明了边界面模型在模拟天然软粘土屈服性状上具有一定的优势;通过对天然软粘土各种屈服试验结果的模拟,验证了模型的合理性。结果表明：修正后的边界面模型可以更有效地反映天然软粘土的变形特性。     

周期荷载下软土残余变形的模型试验研究

为研究软土地基在周期荷载下的变形特性,研制和设计了一套周期荷载下模型试验装置。报道了8个模型试验成果,旨在探讨基土的含水量、静力固结荷载、周期加载方式及预剪间歇效应对基土变形特性的影响。推演并验证了周期荷载下残余变形的预测公式,根据试验成果导得了对残余变形发展起控制作用的临界周期荷载比。最后,对基土残余变形发展的机理作了探讨。     

软土地基中包裹碎石桩地震动力响应数值模拟研究

包裹碎石桩是将碎石桩包裹在土工合成材料中,通过土工合成材料的径向约束作用,减少碎石桩的变形,提高其在软土地基中的稳定性。使用有限差分程序FLAC3D进行模拟,研究地震荷载作用下软土地基中包裹碎石桩的动力响应。数值模型采用考虑滞回特性的非线性弹塑性模型模拟碎石桩和软土,使用线弹性土工格栅单元模拟土工合成材料。利用振动台试验结果验证三维动力数值模型,然后开展参数分析,研究筋材刚度、软土剪切模量、路堤荷载等参数对软土地基中包裹碎石桩地震动力响应的影响规律。数值模拟结果表明：随着筋材刚度的增加、软土剪切模量的增加、竖向荷载的减小,碎石桩的沉降及筋材应变和土体的剪应变也显著减小,土工合成材料包裹筋材可以有效提高碎石桩的抗震性能。     

考虑软黏土流变效应的静压桩长期承载力计算方法

针对软黏土流变效应引起土体的体积压密,使其强度随时间逐渐提高,从而软黏土中的静压桩在桩周超孔隙水压力消散后承载力仍持续增长的问题,在考虑静压桩的沉桩效应和桩周土初始固结的基础上,采用双曲线型函数描述桩侧和桩端的荷载传递特性,结合荷载传递法推导承载条件下桩周土的应力状态.在此基础上,根据流变模型和桩周土体的受力状态,采用...     

饱和软土动力响应的弹粘塑性有限元分析

采用基于混合物理论的多孔介质模型,将饱和软土的固体相视为弹粘塑性体,建立了饱和软土的弹粘塑性模型。根据饱和软土两相多孔介质的控制场方程,利用罚参数法和Galerkin加权残值法,推导得到饱和软土动力响应的有限元基本方程,采用了Hughes隐式-显式的求解算法。通过相关理论编制了有限元程序,模拟分析了桩基对饱和软土作用的动力响应,指出了土动力响应的一些特点,揭示了桩基对饱和软土作用的相关机理。     

采用动力测试的双转子卧螺离心机模型修正

基于动力测试及有限元模型修正建立准确的双转子结构卧式螺旋离心机动力学模型. 通过对复杂双转子装配体进行分步动力测试,获得整机及内转子在不同支撑条件下的前3阶模态参数. 研究双转子结构三维有限元模型精确建模方法并建立结构连接刚度的参数化模型. 通过有限元模态仿真分析及仿真结果与各阶试验模态参数的对比,检验模型的有效性. 通过参数灵敏度分析,获得卧螺离心机各连接结构中对结构模态参数影响最大的因子,并使用遗传算法分别对内转子和整机关键连接结构进行模型修正. 修正后的整机有限元模型在轴承支撑状态下前3阶弯曲模态频率仿真结果与试验结果之间的误差小于5%,可以较好地模拟卧螺离心机的动态特性,为深入的振动分析打下良好基础.     

深层搅拌桩挡土墙的试验研究及其应用

根据对工程实践和深层搅拌桩挡土墙内部的谷仓土压力的计算分析,提出其设计计算方法;通过土工离心模型试验分析深层搅拌桩挡土墙的破坏机理,验证了该种设计计算方法的正确性;提出了施工中应注意的问题及监测手段。上海地区三个典型工程的实测表明:挡土墙及其四周土体的变形趋势同模型试验是一致的;在饱和软土地质条件下,采用深层搅拌桩作为挡土支护结构具有明显的社会、环境和经济效益,因而是一种很有发展前途的深基坑支护的施工方法。