3种胶结岩土材料本构模型中破损规律的离散元验证

采用离散元法（DEM）对胶结岩土材料本构模型中的破损规律进行验证。首先,根据胶结颗粒间胶结特性,建立适用于胶结颗粒的微观理论;其次,基于该微观理论,给出3种经典胶结岩土材料本构模型破损参数的微观解释;最后,对数值试样进行等向压缩、等应力比压缩及双轴压缩试验的离散元数值模拟,并对比验证数值试样破损规律的模拟结果与本构模型的预测结果。结果表明：采用DEM对胶结岩土材料本构模型的破损规律进行验证是可行的。3种加载条件下,扰动状态模型假定的破损规律同模拟结果均较为一致;Nova模型在双轴压缩试验条件下的预测结果同模拟结果存在很大差异;而上负荷面剑桥模型假设的破损参数则不能很好描述上述加载条件下数值试样的破损规律。     

深海能源土剪切带形成机理离散元分析

天然气水合物的分解开采过程将会劣化深海能源土的力学性能,从而引发一系列岩土工程问题。因此,要实现天然气水合物的安全开采,需要对能源土的强度和变形特性开展研究。结合深海能源土微观胶结模型,通过平面应变双轴试验的离散元模拟,研究了深海能源土剪切带形成机理以及剪切带内外的宏微观变量特征。结果表明：水合物胶结提升了深海能源土的强度,且使其呈现出明显的应变软化特性;剪切带在峰值应力后开始产生,伴随着胶结的大量破坏以及各宏微观变量的局部化;剪切带内外各宏微观变量差异明显,随着轴向应变的增加,土体微观结构也随之发生变化。     

建筑用PVC膜材应力松弛性能研究

对建筑用PVC(聚氯乙烯)膜材进行单轴和双轴应力松弛试验.采用Prony级数模拟单轴应力松弛,建立单轴和双轴应力松弛拟合方程.结果表明：单轴经、纬向应力松弛量受初始应力影响较小;不同经、纬向初始应力比下,双轴经、纬向应力松弛量变化较小;双轴经向应力松弛量高于单轴经向应力松弛量,而双轴纬向应力松弛量则低于单轴纬向应力松弛量.Prony级数可以有效模拟单轴应力松弛;在单轴应力松弛拟合方程中引入调整参数,可以较好地模拟双轴应力松弛.     

基于PFC2D的砂土原生各向异性微观机理数值试验

采用颗粒流PFC数值模拟方法,生成符合标准砂室内单元试验结果的离散元数值试验试样。运用重力沉积法建立不规则砂土颗粒单元的平面双轴试验模型,给定不同沉积步数对试样不同初始原生状态进行模拟,然后分别从水平和竖直方向上施加荷载增量,得到不同沉积条件下不同加载方向上砂土试样宏观应力应变曲线和力学参数。数值试验结果显示,重力沉积步数对颗粒微观长轴定向排列、平均配位数有显著影响;初步建立了砂土微观结构变化和宏观应力应变曲线及力学参数的联系;分析了砂土试样表现出的宏观原生各向异性力学特性与内部颗粒结构的关系。     

岩石微观胶结模型及离散元数值仿真方法初探

 基于胶结铝棒接触力学特性的系列室内微观试验,提出用于模拟岩石的微观胶结接触模型,并将该模型引入二维离散元商业软件PFC2D,模拟岩石室内单双轴压缩、直接拉伸和巴西试验,并将数值试验结果与室内试验实测结果进行对比分析,验证该数值方法在反映岩石基本力学特性方面的有效性,研究结果表明,基于水泥微观胶结模型的离散单元法能够合理地描述岩石的主要力学特性;通过胶结破坏数目与轴向应力之间的关系曲线可以识别岩石裂纹扩展的规律及各个阶段,并能够确定裂纹扩展过程中的起裂应力、裂纹损伤应力和峰值应力。     

高温后混凝土的双轴压力学性能

对常温20℃及高温200℃~600℃后的普通混凝土进行了5种比例加载路径的双轴压试验,测得了混凝土的强度、变形及应力-应变关系曲线,并根据试验结果,系统地探讨了高温后混凝土在不同比例加载下的双轴受压强度和变形等力学性能,在此基础上,建立了高温后混凝土双轴压的破坏准则。用电子显微镜检验了混凝土受不同温度后的微观结构。这些结论,为受高温后的混凝土结构,如火灾后的建筑物、烟囱、核反应堆安全壳等处于双轴压组合荷载作用下混凝土结构的设计、分析提供理论依据。     

水泥基材料水化与结构发展的三维计算机模拟

过去 2 0年间随着计算机运算能力的飞跃发展 ,水泥材料水化和结构演化的计算机模拟技术取得了长足的进步 ,各国研究人员陆续开发了一些模拟水泥水化和水泥基材料微观结构发展的三维模型 ,并且将这些模型结合实验结果和工程实际应用于水泥基材料的力学性能 ,物理性能 ,渗透性以及耐久性的预测 ,取得了比较满意的成果。按照水泥颗粒及其空间分布的模拟方法 ,目前有代表性的模型可以分为连续基模型 (continuum- based)和数字图像基模型 (digital- image- based)两大类。这些数值模型侧重点不同 ,各有长短 ,选取其中有代表性的四个微观结构模型进行比较 ,旨在为从事水泥基材料计算机模拟的学者提供一些信息和思路。     

理想胶结砂土力学特性及剪切带形成的离散元分析

根据近期胶结铝棒接触力学特性的实测结果,提炼出用于模拟胶结砂土粒间胶结作用的胶结接触模型,并将该模型引入二维离散元商业软件PFC^2D。通过对不同胶结强度和不同围压下胶结砂土的平面应变双轴压缩试验的离散元模拟,分析了理想胶结砂土的宏观力学特性及其剪切带的形成规律。结果表明：相比同一孔隙比的无胶结试样,胶结试样具有更高的峰值强度、显著的应变软化和剪胀现象以及明显的剪切带,宏观力学特性与其胶结接触微观力学机理密切相关,模拟结果与已有室内试验结果具有规律上的一致性;由胶结试样内部的微观信息统计可知,胶结试样剪切带的形成一般在其峰值强度之后,且剪切带的形成是试样变形、胶结破坏、孔隙比、平均纯转动率和位移场等微观参量局部化的综合表现。     

散粒介质三维应力-组构解析与破坏分析

基于散粒体宏-微观力学分析,首先提出了3类张量的概念,推导了散粒体三维应力-组构关系,接着给出了二维和轴对称条件下的应力-组构解析表达式,并采用双轴和三轴离散元（DEM）模拟结果对解析解进行了验证分析。最后基于应力-组构解析,采用“真应力”的概念分析了散粒体的强度问题。研究结果表明：散粒体中的应力分布受3类张量的共同影响,双轴与三轴的离散元模拟与解析关系较吻合。在略去了高阶项后,二维应力-组构关系式与Rothenburg等提出的表达式一致。进一步的分析表明：散粒材料强度受控于“真应力”,表观活动摩擦角的变化实质是颗粒摩擦和各向异性组构共同作用的结果。研究成果可以用于分析散粒体各向异性强度特征和本构关系。     

碱激发混凝土单双轴压强度和变形特性研究

为研究复杂应力状态下碱激发混凝土的强度和变形,进行了普通骨料碱激发和轻骨料碱激发混凝土的单双轴受压试验,并与传统的普通骨料和轻骨料水泥混凝土的力学特性进行了对比.研究表明:单双轴压应力状态下,碱激发混凝土应力-应变曲线上升段中的线性部分较传统的水泥混凝土有所提高,下降段表现出较大的脆性,且碱激发混凝土受压破坏的微观机制与传统的水泥混凝土有较大区别;碱激发混凝土双轴压强度包络线近似为圆形,而传统的水泥混凝土近似为细长椭圆形;基于本文试验结果,对常用的Kupfer-Gerstle普通混凝土强度准则进行修正后,提出了碱激发混凝土的双轴压强度准则.     

双轴向受剪砼构件斜截面承载能力分析

本文应用极限分析方法对单轴向受剪构件、双轴向受剪的斜截面承载力作了系统分析,显示了各参数变化的影响程度,并提出了双轴向受剪的砼柱构件斜截面承载力的简化计算公式。     

SL型双轴立式制管机

目前生产混凝土管的机械,种类很多。根据各类制管机械的特性,生产φ600毫米以上的有筋管,离心制管机和加压振动制管机较为优越;生产φ500毫米以下的小直径无筋管,双轴立式制管机比较理想。现在介     

一种双轴岩石平面应变仪的改进和应用

改进制作了一种双轴岩石平面应变实验装置,并自行设计制作了侧向加力器。该装置不仅能施加合适的围压,而且能在实验过程中动态监控围压的变化。对砂岩的实验测试研究表明,这种改进后的双轴岩石平面应变仪能更好地模拟岩石平面应变的条件,具有较好的实用性。     

加压送风量与门两侧压差值关系的网络模拟分析

利用多区域网络模型,以20层高层建筑为例,分别对各种加压方式下的加压送风量与门两侧压差值的关系进行了定量模拟分析。模拟结果表明,加压送风量的大小对门两侧压差值特别是着火层门两侧的压差值具有决定性的影响。     

颗粒形状对颗粒流模拟双轴压缩试验的影响研究

采用二维离散单元法,建立了4种不同形状的颗粒,研究了颗粒形状对模拟双轴试验的影响以及4种不同颗粒试样宏观特性随颗粒细观参数的变化关系。研究结果表明:在其它细观参数相同的情况下,颗粒形状对颗粒试样的宏观特性有较大的影响,其中3种异形颗粒由于颗粒形状的特殊性,显著地提高了颗粒试样的剪切强度。同时通过模拟双轴试验分析表明,4种颗粒试样宏观特性与细观参数的变化规律均比较一致。     

型钢混凝土柱的抗震性能影响因素研究

采用有限元软件模拟地震作用下型钢混凝土柱(SRC)的受力性能,首先将模拟结果与试验结果进行对比,在确保建立模型正确性的基础上,模拟和分析了单、双轴路径加载下轴压比、配钢形式、加载路径、位移幅值循环次数、变轴力等因素对型钢混凝土柱抗震性能的影响。研究结果表明:截面配钢形式对柱抗震性能有较大影响;大轴压比下柱延性小,耗能差,对抗震不利,且大轴压比双轴路径下柱的抗震性能比单轴路径下更为不利;双轴加载路径下柱峰值强度和延性明显较单轴加载路径下的低,但双轴加载路径下柱的总耗能大于单轴时的总耗能;在轴压比n=0.3的单、双轴加载路径下,位移幅值循环次数对柱骨架曲线的影响不显著,但对耗能有较大影响;在变轴力作用下,柱受力性能表现出明显的不对称性,延性小。     

长距离输水管道直接加压的工程实践

通过对运城市引黄济运工程设计内容、特点、需解决的问题进行分析,提出加压泵站的设计思路,实现了一条输水管线中加压运行与自流运行的完美结合,从而为长距离输水管道直接加压积累成功经验。     

深海能源土宏观力学性质离散元数值模拟分析

首先,引入笔者等^[16-17]所提出的微观胶结模型用以反映能源土颗粒之间水合物微观胶结接触力学特性;其次,采用C++语言将模型程序化,建立同商业软件PFC^2D的程序接口,将模型引入离散单元法中;然后,通过简化计算方法确定胶结宽度随水合物浓度的变化规律,进而确定水合物微观胶结参数;最后,根据所确定的胶结参数,针对不同水合物浓度试样进行能源土宏观力学特性离散元双轴试验模拟,并从应力应变、体积应变、水合物对能源土弹性模量的影响等方面与Masui等^[4]所进行的能源土室内三轴试验进行对比分析。结果表明：所选择胶结模型及微观胶结参数能有效反映深海能源土宏观力学规律;能源土峰值强度、弹性模量均随水合物浓度增加而增加,体积膨胀随水合物浓度的增加越来越显著。     

分子动力学模拟在粘土和粘土矿物中的研究思路

众所周知,所有宏观材料都是各种类型微粒的聚集体,因此材料的各种宏观性质(如密度、硬度、各种应力强度和内部热能等)是由微观结构和运动现象决定的,介绍了化学相关的谱学法,以及微观尺度的分子动力学模拟、分子层面的水—粘土矿物相互作用的研究方法和思路。最后对土力学特性的研究前景进行了展望。     

双轴受压下再生混凝土氯离子扩散规律

为了研究复杂应力状态下再生混凝土的氯离子传输特性,首先通过破碎不同水灰比的母体混凝土得到不同性能的再生粗骨料,并对天然混凝土和不同性能再生混凝土进行双轴受压试验。然后利用电场加速氯离子扩散和双轴受压装置测试了不同类型再生骨料混凝土和天然骨料混凝土在不同应力水平和不同应力比下的氯离子扩散系数,并利用压汞仪测试了混凝土内部的微观孔隙结构。最后建立了考虑双轴应力水平、再生骨料吸水率和粗骨料体积分数的再生混凝土氯离子扩散系数理论模型,并进行了试验验证。结果表明:来自不同母体混凝土的再生骨料中的附着老砂浆具有不同的孔隙结构,再生混凝土中老砂浆的孔隙率随着母体混凝土水灰比的增加而变大,进而影响再生混凝土的氯离子扩散性; 应力比相同时,随着双轴受压应力水平的增加,再生混凝土氯离子扩散系数普遍呈现先下降再上升的趋势,在应力水平约为0.5时再生混凝土氯离子扩散系数出现最小值; 在双轴受压荷载作用下,母体混凝土水灰比分别为0.4,0.5,0.6的再生混凝土氯离子扩散系数最多分别下降到无荷载时的0.76%,0.78%,0.78%。