K0固结天然饱和黏土中柱孔扩张弹塑性解

为研究天然饱和黏土中圆孔不排水扩张引起的土体力学响应,考虑天然饱和黏土的K_0固结特性、应力历史及柱孔扩张过程中径向、环向和竖向应力之间的关系,基于修正剑桥模型和大变形理论,结合弹塑性边界条件推导了K_0固结饱和天然黏土中柱孔不排水扩张问题的弹塑性解析解,并与既有数值解答进行对比验证.在此基础上,通过与以往基于初始应力各向同性假设下的柱孔扩张解答进行对比分析,研究了土体K_0固结特性和应力历史对柱孔扩张过程中土体应力和塑性区半径的影响.研究结果表明:本文提出的柱孔扩张弹塑性解答与既有基于严格本构关系的数值解基本一致,且可以退化为基于初始应力各向同性假设条件下的解答;土体K_0固结特性和应力历史对柱孔扩张过程中周围土体应力场和塑性区半径存在一定程度的影响,特别对极限扩张压力的影响较为明显,且其影响程度均随初始各向异性的增加而增大.研究结果为天然饱和黏土地基静压沉桩、旁压试验提供了一定的理论依据.     

基于应变强化效应的管道流变应力分析

为了得到管道流变应力的计算方法和不同流变应力表达式的适用范围,本文基于变形失稳理论和有限应变理论,在考虑应变强化效应的基础上,得到管道内压作用下流变应力的解析解,并结合试验数据验证了解析解的适用性.通过解析解与常规流变应力进行对比,对不同流变应力表达式的适用性进行分析.研究结果表明:钢材屈服准则和强化指数是影响流变应力...     

薄板中孔边裂纹与独立裂纹的相互作用

研究有孔边裂纹与独立裂纹的薄板在远程受弯曲作用时的响应.利用叠加原理,将原问题转化为两个含有孔边裂纹的子问题,远程弯曲只存在于第一子问题.在第二子问题中,假定沿独立裂纹线的位置存在一个连续分布的角位错,使之在此处得到的面力与第一子问题所得到的相抵消,形成自由表面的裂纹,通过基于点位错解的奇异积分方程得到连续分布位错的解.给出了板弯曲问题基于位错密度函数的应力强度因子的表达式,求得孔边裂纹及独立裂纹应力强度因子的数值解,考察了薄板在远程弯曲时方形孔边裂纹和线裂纹的应力强度因子变化.     

考虑剪切滑移效应时节理岩体中剪切S波的传播特性探析

基于一种优化时域算法,考虑岩石节理面剪切滑移效应,对弹性剪切S波在岩石节理中的传播特性进行理论分析.通过建立节理面剪切滑移理论模型,推导并获得了剪切S波斜入射岩体节理时波的传播方程,并对剪切S波斜入射岩石节理面时的数值解进行了参数研究.结果表明,在研究节理的剪切滑移效应对应力波传播规律的影响时,该时域方法避免了复杂的数学运算,如傅立叶变换和傅立叶逆变换,通过迭代计算即可方便求出透射波和反射波的数值解;参数研究表明节理面剪切滑移效应影响着波的传播规律以及能量的变化规律.在工程实际问题分析时,本文的理论模型可更有效的应用于岩体中应力波传播特性方面的研究.     

竖向分布荷载作用在半无限体内部任意区域的黏弹性解研究

在软土地基基础的沉降过程中,施加于半无限土体内部的荷载并不是单纯的集中荷载,受荷区域也不完全是形状规则的矩形或圆形,为此本文考虑半无限土体的黏弹性,基于Mindlin理论解,利用解析解辅以数值的近似积分法,对矩形或圆形受荷区域作关于子域的等积变换,得到了竖向分布荷载作用于半无限土体时应力与位移的封闭积分解,运用弹性-黏弹性相应原理,通过对弹性解进行Laplace变换与逆变换,给出了分布荷载作用于半无限体内部任意区域的应力与位移分量的黏弹性解答。     

基于新型流形法的三维应力强度因子求解

为保证在裂纹尖端具有最佳的逼近,裂纹尖端的解析解与其周边数值解联合应用的新型流形法可用来求解应力强度因子,但仅限于平面问题的Ⅰ型和Ⅱ型裂纹.沿用解析解与数值解联合应用的思路,以三维穿透直裂纹为研究对象,在裂纹尖端引入Williams解析解级数,应用解析覆盖与周边数值覆盖联合求解三维应力强度因子,相对于其他数值方法而言,...     

均布载荷作用下正交各向异性固支梁的解析解

针对均布载荷作用下正交各向异性梁在两端固支条件下的平面应力问题，求解了应力和位移的解析解.在求解过程中,构造了一个含待定系数的应力函数,通过Airy应力函数解法,给出了应力和位移的表达式.对固支端边界条件采用两种处理办法,利用应力和位移边界条件,确定应力函数中的待定系数,得到了应力和位移的解析解结果.结果表明,该解析与由Nastran程序计算的有限元数值结果相比,解析解落在有限元数值的附近,两者较为吻合.该解析解对于跨高比较大的梁有较高的精度,并可退化到各向同性梁的结果.     

饱和粘土中球孔扩张问题弹塑性解析

为了研究静力触探试验及沉桩扩孔等工程问题,基于修正剑桥模型,推导了不排水条件下球孔扩张问题的半解析解。将扩张球孔周围土体分为临界状态区、塑性区以及弹性区三个区域。弹性区内,利用弹性理论得到应力和孔隙水压力的解答;临界状态区及塑性区内,利用相关联的流动法则、拉格朗日分析法建立了关于应力的一阶非线性常微分方程组,以弹塑性界面处的应力分量作为初值,求解微分方程组可得到应力和孔隙水压力的解答。研究结果表明：各向同性超固结比对扩孔压力、土体应力、超孔隙水压力以及塑性区范围均具有显著影响,且扩孔过程中土体剪切模量并非常量,其随扩孔半径、各向同性超固结比的变化而变化;同时通过与已有解答进行比较,对本文方法的可靠性进行了验证。     

周期阵列压痕奇异应力场与开裂(Part I:应力强度因子)

利用守恒律来研究周期阵列压头压痕奇异应力场的应力强度因子的封闭解,同时也研究有限边界压痕的应力强度因子的封闭解.并讨论了周期阵列压痕问题与周期裂纹的关系,建立了等效裂纹模型的研究方法.数值分析的结果表明,此方法具有足够的精度.     

地下岩石洞室粘弹塑性边界元分析

本文提出模拟岩石流变性持的弹-粘弹塑性模型,阐述了应用边界单元直接法解粘弹塑性问题的基本原理和全量初应力法解答问题的具体方法.计算结果表明,文中所采用的流变模型和边界单元计算程序是有效的.     

连续排水边界下成层地基一维非线性固结解析解（英文）

为了研究边界排水时间效应对固结过程的影响,引入连续排水边界研究成层地基一维非线性固结问题。通过引入孔隙比与有效应力之间的非线性关系,建立了瞬时荷载作用下成层地基固结问题的控制方程,进而获得按沉降定义和按超静孔隙水压力定义的平均固结度以及成层地基沉降的解析解。通过与有限差分解析解对比以及现有解析解对比验证了所得解析解的正确性。基于所得解,通过详细的参数分析研究了成层地基一维非线性固结特性。结果表明,排水界面参数对成层地基的固结性状有很大影响,固结速率随界面参数的增大而增大。在连续排水边界条件下,按沉降定义的平均固结度随有效应力比的增大而增大,而按超静孔隙水压力定义的平均固结度随有效应力比的增大而减小。     

中心直裂纹Ⅰ型问题双参数模型的解析解

基于虚裂纹模型的概念 ,导出了无限大板中心直裂纹在远场均匀拉应力作用下双参数模型的应力函数和位移函数 ,其解由线弹性断裂力学解、Dudale的解答和加权积分法导出的虚裂纹模型解所构成 ,最后给出了虚裂纹长度与应力强度因子及张开位移的关系     

饱和沥青混合料的孔隙水压力解析

基于有效应力理论,推导了饱水状态下的沥青路面结构内部的孔隙水压力计算方程,并通过Matlab软件求得数值解,具体分析了孔隙水压力的变化规律以及标准胎压、混合料孔隙率和沥青材料弹性模量等材料参数变化对孔隙水压力产生的影响.     

软黏土中静压桩打桩过程对土体强度和刚度影响的理论分析

针对软黏土中的打桩问题,提出一种包含完全排水和完全不排水的柱孔扩张通用求解方法,并基于该方法,采用不排水柱孔扩张理论模拟静压桩打桩过程,并采用修正剑桥模型模拟软黏土的本构关系,同时联立扩孔运动学方程、应力平衡方程、质量守恒方程等建立弹塑性孔扩张偏微分控制方程组,利用相似变换的技术求解该方程组,从而获得半解析解.通过与文献中的解答对比,验证了解答的正确性.     

桥式微动垫与试样间接触部位的应力场分析

微动垫在试验中变形.接触表面及附近应力场变得复杂,接触边缘产生应力奇异,应力值无限大,所以用最大应力来评价微动疲劳强度是不合适的.对接触表面应力分布用接触力学性能分析,将微动桥两个桥脚合并一起看成楔形体;基于弹塑性理论分析接触表面及附近某一点应力,结合接触力学和断裂力学,通过渐进匹配技术定量等效确定接触边缘应力场.分析微动垫与试样接触边缘区域,引入类似模型的断裂力学中裂纹前端区域应力分析方法.试验与数值模拟结果比较表明,接触表面及附近应力场解析解吻合数值解.     

饱和土体中椭圆孔扩张弹塑性解

针对软黏土中的打桩问题,提出一种包含完全排水和完全不排水的柱孔扩张通用求解方法,并基于该方法,采用不排水柱孔扩张理论模拟静压桩打桩过程,并采用修正剑桥模型模拟软黏土的本构关系,同时联立扩孔运动学方程、应力平衡方程、质量守恒方程等建立弹塑性孔扩张偏微分控制方程组,利用相似变换的技术求解该方程组,从而获得半解析解.通过与文献中的解答对比,验证了解答的正确性.

     

石墨烯增强功能梯度多孔板条的弯曲响应

为了研究石墨烯增强功能梯度多孔板条的弯曲响应,基于三维弹性理论,利用修正后的Halpin-Tsai微观力学模型建立了材料的孔隙率和杨氏模量之间的关系,并获得了石墨烯增强多孔复合材料的有效材料性能。采用推广后的Mian和Spencer板理论,得到了均布荷载作用下石墨烯增强功能梯度复合材料多孔板条弯曲问题的解析解。通过数值算例验证了该板理论的有效性,并讨论了石墨烯纳米片(Graphene platelets, GPL)的几何尺寸和含量、孔隙分布模式、孔隙率及边界条件等因素对复合材料板条弹性响应的影响。结果表明:GPL几何尺寸对板的弯曲响应影响不明显;当GPL均匀分布时,GPL含量对板的正应力影响可以忽略不计;孔隙率和孔隙分布模式对板的弯曲响应有显著地影响,当孔隙和石墨烯呈非均匀对称分布时,可以有效地提高结构的刚度。获得的解析解答可为石墨烯增强功能梯度多孔板条的优化设计提供理论指导,同时可以作为基准解用于评价该问题的各种数值解答的有效性。     

半无限大复合材料线性载荷的非局部理论解

用非局部线弹性理论,研究了正交各向异性半无限大复合材料的线性分布载荷作用问题,并计算出应力场和位移场的非局部理论解．结果证明：当考虑微结构的相互作用时,非局部应力的解答在集中力作用下的奇异性不存在;当内部特征尺度趋于零时,应力场的非局部解答即为经典解答,而位移场与经典解相一致．     

无线非对称中继网络的统计QoS保证

针对目前中继网络动态资源分配最优解尚不完善的问题,通过将信息论和有效容量有机地结合,独立求解出估计转发(EF)中继网络动态资源分配的最优解,并以典型网络为例,基于动态资源分配提出了一种自适应中继网络方案,可以根据系统QoS指数要求在现有放大转发(AF)、解码转发(DF)和估计转发(EF)3种中继协议中进行动态选择.数值与仿真分析表明,动态资源分配方案可以很好地在给定系统QoS指数限制下最大化中继网络的有效容量,同时自适应中继网络方案比传统的单一中继方案能更好地提高系统的吞吐量.     

压力敏感性材料准静态扩展裂纹尖端场

为了研究压力敏感性材料的准静态扩展裂纹尖端场,建立了压力敏感性材料准静态扩展裂纹的力学模型.在稳态扩展阶段,应力和应变具有相同的奇异量级,即(σ,ε)∝r-1/(n-1).引入Airy应力函数,通过渐近分析得出了裂纹尖端应力和应变的分离变量形式的渐近解,并采用双参数打靶法求得了裂纹尖端应力和应变的数值结果.数值计算结果表明,裂尖场主要受材料的泊松比v,和幂硬化指数n的控制.通过对裂纹尖端场的渐近分析,从应变角度出发,提出了压力敏感性材料准静态扩展裂纹的断裂判据.