基于多孔介质理论的饱和土中球形空腔的稳态响应

将土体视为液固饱和2相多孔介质,利用多孔介质理论描述饱和土的宏观力学行为,运用势函数和贝塞尔函数的性质求解了饱和土体中球形空腔的稳态响应问题,得到了简谐动荷载作用下球形空腔的径向位移、径向应力和孔隙水压力的解,分析了饱和土液固耦合系数对球形空腔稳态响应的影响,并分析了径向位移、径向应力和孔隙水压力沿半径方向的消散规律.     

流体饱和多孔隙介质中弹性波运动方程的解—伪谱法

本文提出了一种解流体饱和多孔隙介质中波传播方程的数值方法，并详细推导了该方法的计算公式．用此公式对单界面模型中地震波的传播进行了模拟，结果与Ｂｉｏｔ理论预测的相符．     

形状记忆合金的二维本构模型

形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)的二维本构模型是在SMA由奥氏体和马氏体动态组成的基础上建立起来的.在一定的应力与温度范围内,由于马氏体是弹塑性的,则把奥氏体的行为假设为线弹性的,SMA行为被认为是每一相单独行为的动态组合.利用传统的塑性理论提出了SMA的二维本构模型,此模型可以用来描述SMA的主要特征,如铁弹性、形状记忆效应和伪弹性等,计算结果比较符合实验结果.     

基于Eshelby本征应变自洽法的岩土二元介质本构关系

天然沉积土具有结构性,产生结构性的原因在于胶结的不均匀性。在破损力学理论框架下,基于Eshelby本征应变自洽法,考虑胶结元与摩擦元间变形协调性及应力连续性,推导出了岩土二元介质弱形式的弹塑性本构关系,为复杂应力状态下结构性土实际边值问题的有限元计算提供理论依据。算例计算表明导出的本构关系能够考虑胶结元和摩擦元的力学性质、胶结元的破损规律、受荷历史、加载方式及应力状态对岩土二元介质材料力学性能的影响。     

基于应变率影响的纳晶材料本构模型

建立了一种包含规则的晶内相和塑性软化晶界位错堆积区相的双相混合模型来研究应变率对纳米晶材料力学性能的影响。根据相混合模型,建立了一种全新的以位错密度演化机制和应变梯度理论为基础的应力-应变本构关系。将本构模型计算结果与实验结果对比发现,两者符合得很好,但数值模拟表现出应变硬化行为。计算发现,由于位错线长度的降低,纳晶材料的应变率敏感系数远远高于粗晶材料。     

基于LTNE的二维饱和多孔介质平板热流固完全耦合数值分析

针对目前多孔介质热流固耦合数学模型多为不完全耦合模型,且物理模型多为一维或一维轴对称模型的现状,对二维饱和多孔介质平板热流固完全耦合问题进行数学建模和数值分析.采用强耦合方式实现热流固3个物理场的完全耦合.在平板左侧施加30℃流体和固体温度边界条件及固定位移边界条件,平板其他边界温度场和位移场假设为自然边界条件,平板四周加载0Pa的孔隙压力边界条件.利用COMSOL Multiphysics有限元分析软件的偏微分方程（PDEs）模式实现上述完全耦合模型的求解,得到渗流场、应变场以及双温度场的数值解.数值结果表明,随时间增加,流体和固体温度、应变及孔隙压力沿x轴方向传递,同时发现x轴方向应变远大于y轴方向应变.此外,随时间增加,y轴方向应变和孔隙压力最大值逐渐减小.研究建立的数学模型和数值解有助于深入认识二维饱和多孔介质热流固完全耦合力学行为.     

基于变形功的有效应力力学机理探究

针对Terzaghi有效应力公式在饱和多孔介质力学中的适用性问题,提出新的饱和多孔介质的体积变形功方程,基于变形功探究有效应力力学机理. 当忽略固流相基质变形时,运用机械功原理证明Terzaghi有效应力公式的正确性. 当考虑固流相基质变形时,根据混合物理论将固相体应变分为固相体积分数应变和固相基质体应变. 通过推导和分析体积变形功守恒方程,揭示Terzaghi有效应力与固相体积分数应变之间的功共轭力学关系. 在小应变条件下,当固相基质变形、固相体积分数变化和流相基质变形之间的受力机理相互独立时,Terzaghi有效应力唯一地决定饱和多孔介质的固相体积分数应变. 同时采用固相基质压力和Terzaghi有效应力才能够完全确定固相体积变形. 研究结果表明,Terzaghi有效应力作为影响固相体积变形的内在因素之一,其表达式无须修正.     

基于多孔介质理论的冻土水热迁移耦合模型推导

在多孔介质理论的基础上,基于非线性达西定律并假设水分迁移过程为单向、可逆及水分迁移过程中无溶质迁移,推导得出了无相变以及考虑相变的水分迁移方程;引入土体传热方程和土骨架质量密度变化方程,过程中考虑了冻土中温度变化,扩散和对流,以及水分相变和温度、质量变化之间的相互影响。联立各方程得到了非饱和冻土水热分布控制方程,建立了非饱和冻土水热迁移耦合模型。文中亦对模型中具体参数的确定方法提出了建议。方程属于非线性偏微分方程,无法得出解析解,须采用数值解法。     

胶结碎石充填体的本构关系

本文进行了两组胶结碎石充填体的应力应变全过程试验,讨论了它的本构关系,导出了相应的本构方程形式,并借助拟合分析用试验结果对本构方程进行了验证。     

饱和多孔介质散射问题中局部地形影响的显式数值分析法

为了能合理分析局部场地条件对地震波散射波场的影响,基于饱和多孔介质理论的土力学模型,提出了一种显式有限元与黏弹性人工边界相结合的数值波动模拟方法.采用二维模型,以圆弧形凹陷河谷为例,分析了局部地形对饱和多孔介质中散射地震波场的影响,并通过与远置边界结果的对比,说明了该方法的正确性和适用性.     

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.     

沥青混合料粘弹塑性本构关系及大变形有限元分析一般理论

应用Perzyna’s理论和Mises屈服准则建立沥青混合料粘弹塑性本构方程,并扩展到三维方程;应用Newton-Raphson迭代程序的逐步积分方法,获得了小变形粘弹塑性本构理论增量形式和有限元数值方程。基于小变形本构理论,把其应力应变、应力偏量和等效应力分别改用Cauchy应力的Jaumann导数、变形率、应力偏量和等效应力,推导出大变形粘弹塑性增量形式的本构方程和数值方程,建立了沥青混合料粘弹塑性理论体系。     

基于分形理论多孔含油介质结合面动态刚度研究

将含油结合面刚度分为固体接触刚度和液体油膜动态刚度2个部分,且2个部分为并联连接.利用接触分形理论,建立含油结合面固体法向接触刚度和结合面实际固体接触面积的关系模型;在此基础上,结合面间充满油的面积即为名义接触面积和固体实际接触面积之差,利用平均流动的广义雷诺方程,建立多孔含油材料固定结合面液体油膜法向动态刚度模型;两者并联即可获得含油结合面综合动态刚度模型.通过仿真计算和前期试验结果对比,验证该建模方法的正确性.研究表明:结合面间加入润滑油介质可以有效地提高结合面刚度;而利用多孔含油材料,即自润滑材料,是实现在结合面间加油的有效方案.     

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。     

应用数字散斑技术的沥青混合料劈裂应变研究

采用数字散斑相关方法对沥青混合料试件间接拉伸试验中的拉伸应变进行研究.通过程序模拟散斑图的拉伸试验,得出所用数字散斑相关方法处理程序可用,且具有很高精度;通过与应变片测量法、计算法的比较和分析得出数字散斑相关方法的有效性.结果表明,数字散斑相关方法用于测量间接拉伸应变有效可行.     

基于ADINA的多孔介质流固耦合分析

基于流固耦合的研究理论,根据多孔介质(过滤板)中流体与结构之间的耦合关系,以有限元分析软件ADINA为平台,建立多孔介质(过滤板)的三维有限元模型,计算得到多孔介质(过滤板)在流固耦合作用下应力分布及变形情况.计算结果表明流固耦合作用对多孔介质(过滤板)变形破坏有重要的影响.针对计算结果,为过滤板的设计提出几点建议.     

沥青混合料应变-寿命疲劳方程研究

在国内外研究成果基础上,提出了合理可行的沥青混合料直接拉伸疲劳试验中试件尺寸、失效判据、控制方式、加载频率和试验温度等条件.基于不同应变水平的疲劳试验结果,分析了平均应力影响,建立了沥青混合料应变—寿命疲劳方程,可作为疲劳开裂寿命预估的依据,并提出了沥青混合料疲劳开裂拉应变的阀值和极限值.利用沥青混合料直接拉伸疲劳试验得到的应变—寿命疲劳方程能更好体现沥青混合料的疲劳特征,其疲劳开裂拉应变的阀值和极限值能充分反映沥青混合料疲劳破坏的过程.