OpenSees混凝土单轴本构关系二次开发

由于其强大的非线性分析功能,OpenSees越来越广泛地被应用于结构的非线性分析当中。混凝土本构模型是钢筋混凝土结构非线性分析的基础。详细介绍了在OpenSees中添加新单轴材料本构的基本原理。Mander模型是应用最为广泛的箍筋约束混凝土本构模型之一,但OpenSees中尚未集成Mander模型。以Mander模型为例,介绍了箍筋约束混凝土单轴滞回本构关系的开发过程,并成功地将其集成到OpenSees中。最后用三个算例验证了新添加本构关系的实用性。     

岩土材料的两种经典本构模型之分析比较

文章选取了岩土材料的两种经典本构模型,通过详细的介绍与比较,从本质上分析其各自的优缺点,从而对这两种本构模型做了比较,以便为以后工程实践中提供一些参考和借鉴。     

考虑不同破坏模式的二维混凝土本构模型

本文提出了一种可以考虑不同破坏模式的二维混凝土本构模型。该模型将混凝土按不同应力组合进行分区,按分区设定加卸载力学行为和非线性指标,可以较好地模拟混凝土在非比例加载情况下的力学行为。模型中除常见的固定裂缝模型(FCM)外,还可以选择使用转动裂缝模型(RCM),从而可以分析较复杂的混凝土开裂行为。本文还介绍了利用有限元软件MSC.MAR的二次开发功能将该模型嵌入MARC的方法。并用算例说明了本模型在解决一些复杂问题上的优势。     

基于ABAQUS的混凝土材料非线性本构模型的研究

主要讨论了利用大型通用非线性有限元分析软件ABAQUS对钢筋混凝土构件进行非线性有限元分析,重点对ABAQUS提供的混凝土本构模型、破坏准则、钢筋的本构关系以及如何在ABAQUS中处理钢筋与混凝土的粘结滑移效应进行深入研究,并针对混凝土受拉区的非线性行为提出了固定弥散裂缝模型进行模拟。最后通过一个算例分析,将实验结果与数值模拟结果进行分析比较,证明了运用ABAQUS对钢筋混凝土构件进行分析有较好的精度。     

基于遗传算法的岩土本构模型辨识

通过对岩土本构模型辨识机理的分析，提出了基于遗传算法的本构模型辨识方法，并用两个工程实例对该法进行了验证。     

建立岩土本构模型的新方法——映射分解法

本文提出了建立岩土本构模型的新方法—映射分解法 ,论证了该方法的数学基础 ,给出了相关的物理解释 ,介绍了用试验确定模型参数的方法 ,讨论了该方法对岩土介质的广泛适用性。     

岩土损伤本构模型研究进展

损伤力学在岩土工程中的应用日益广泛,很多学者建立了一大批基于不同条件的、适合不同材料的、考虑不同环境影响的各式各样的岩土损伤本构模型。根据研究损伤的方法不同,本文将这些损伤本构模型大体分为三类:宏观损伤本构模型、细观损伤本构模型和统计损伤本构模型,并对其进行评述,指出了当前损伤本构模型研究存在的问题和发展趋势。     

一种简化的混凝土损伤本构模型及其应用

针对混凝土在不同应力状态下强化、损伤的各向异性发展及各向异性效果、体积和偏量变形间的耦合和损伤机理与破坏模式的差异等不可逆变形以及损伤的基本特征，提出了一种简化的损伤本构模型。它采用标量损伤变量以避免采用各向异性损伤张量造成的分析与计算上的困难，同时采用Lode参数μσ描述不同应力状态及非比例加载史下材料的各向异性损伤与损伤的各向异性效果，发展了相应的算法。对三轴复杂加载史下混凝土的响应进行了分析，其结果与试验结果的比较显示了良好的一致性。     

混凝土材料的三维弹塑性本构模型

广义非线性强度理论将材料的强度特性分解为4个相互独立的因素,由4个材料参数分别描述,在主应力空间内的强度面连续光滑,存在连续的偏导数。将广义非线性强度理论作为屈服函数,以塑性剪应变作为硬化参数,将塑性剪应变与剪应力之间建立分段函数关系,采用非关联流动法则,建立混凝土材料的三维弹塑性本构模型。本构模型中各参数意义明确,通过材料试验结果对本构模型的验证表明,所建立的三维弹塑性本构模型可较好地描述混凝土材料的三维变形与强度特性,进一步可用该材料模型对混凝土结构进行多维非线性受力分析,为结构设计和分析提供依据。     

基于应变空间弹塑性本构模型的FLAC~(3D)二次开发研究

基于应变空间理论,选择不同的塑性势函数(M-C关联准则和D-P非关联准则),对Mohr-Coulomb本构模型给出了它的数值计算格式,同时阐述了编制的关键技术和具体实施方法。采用FLAC3D二次开发平台UDM,在UserMohr模型的基础上使用Visual Studio 2005编译得到本构模型的动态链接库文件(DLL),实现了应变空间中弹塑性本构模型的二次开发。并利用地下盐穴静力溶腔过程模拟的验证算例进行对比分析。结果表明,计算结果与FLAC3D自带Mohr-Coulomb本构模型及解析解在弹塑性条件下进行比较,差值均很小,从而验证了程序的正确性。该程序可以为地下盐穴储库的溶腔模拟和长期运行流变分析提供一种可选择的数值模拟方法。     

土的本构关系及应用

针对土的双曲线模型和D P模型进行了研究 ,并用数值模拟方法对算例进行了分析。指出土力学与土工技术中的计算问题要得到切实合理的解决 ,就应该将土作为土体 ,掌握土的应力、应变和时间的本构关系。     

基于结构性黄土联合强度的邓肯–张非线性本构模型

基于Mohr–Coulomb强度准则建立的邓肯–张非线性本构模型可以较好地反映土体抗剪强度特性,但是不适宜反映土体的抗拉强度特性。为了合理反映结构性黄土的抗拉强度,首先,通过在邓肯–张非线性本构模型中引入联合强度准则,基于联合强度准则重新确定了土的强度(1 3?-?)f,从而对破坏应力比Rf进行了修正;然后,用修正后的破坏应力比Rf重新确定了切线变形模量Et;最后,用修正后的切线变形模量Et对切线泊松比νt进行了修正,从而建立了基于联合强度理论的邓肯–张模非线性本构模型,为邓肯–张非线性本构模型在结构性黄土边坡的稳定性研究中,合理考虑结构性黄土的抗拉强度特性的作用提供了一种新的方法和途径。     

复杂应力路径下人工冻砂土非线性流变本构模型与应用研究

采用应力路径试验方法,模拟人工冻结法凿井井架地基施工变化过程,得到了冻砂土地基的变形规律:冻砂土轴向加载过程具有明显的剪胀性,且体积应变不能忽略。为了全面反映冻砂土在应力路径下的变形,以元件模型为基础,通过推导获得冻砂土非线性流变本构力学模型。利用有限元程序的二次开发技术,将该模型嵌入到FEPG有限元程序平台中,对冻砂土三轴蠕变试验和冻结法凿井井架地基受力过程进行了数值模拟。模型能够较好地反映冻砂土的变形随时间的变化规律,数值模拟、室内试验和实测值吻合较好,可为冻结法凿井设计和施工提供指导。     

基于摩尔-库仑准则的膨胀土弹塑性本构模型及其数值实现

膨胀土的应力应变关系与含水量的变化有关,通过室内试验对膨胀土的变形、强度以及膨胀参数与含水量之间的关系进行研究,以湿度应力场理论为基础,提出了一个具有工程实用价值的基于摩尔库仑准则的膨胀土弹塑性本构模型。依据FLAC3D数值模拟软件所提供的二次开发程序,给出了该膨胀土弹塑性本构模型二次开发程序过程的基本原理以及模型的程序框图。结合渗流软件计算的湿度场分布,进行膨胀土基坑边坡实例验算,验证了该本构模型的正确性。     

ANSYS二次开发技术及在预应力混凝土中的应用

对ANSYS的二次开发技术作了简要介绍,采用ANSYS二次开发的循环迭代法对预应力混凝土结构进行精确模拟,正确的反映了预应力的施加和损失问题,并通过实例分析验证了该方法的有效性。     

宁明非饱和膨胀土的一维本构模型及其应用

针对目前难以建立反映各类岩土且能适用于各类岩土工程的理想本构模型的现象,笔者在前人研究的基础上,根据广义Hook定律、Fredlund的双变量理论,推导建立非饱和土在侧限状态下的一维本构方程,并根据土体的三相指标的换算关系,获得体积含水率或吸力的变化对土体重度的影响,并依据宁明膨胀土的土水特征曲线,通过分层总和法原理,估算宁明非饱和膨胀土地基遇水浸润所产生的变形以及影响该变形的因素。     

桩承式路堤土拱数值模拟中路堤土本构模型的选择

数值模拟方法已成为研究桩承式路堤中土拱最重要的手段,其关键在于路堤填土要采用合理的本构模型。建立桩承式路堤平面土拱分析的弹塑性有限元模型,考虑摩尔-库伦模型（MC）、硬化土模型（HS）和小应变硬化土模型（HSS）3种不同的路堤土本构模型,用有限元方法模拟不同路堤土本构模型下桩承式路堤中的土拱形态和土拱效应。计算结果表明：3种不同路堤土本构模型下平面土拱的形态都是半个椭圆。路堤土采用HS和HSS模型,获得的土拱形态、效应和桩帽-土差异沉降相同。较之HS和HSS模型,路堤土采用MC模型时计算得到的桩帽-土差异沉降较小,桩帽荷载分担比略大。当路堤高度较小时,采用MC模型获得的土拱远小于HS和HSS模型下的计算结果。土拱效应的数值模拟中路堤土可采用简单的MC模型,但土拱形态的数值模拟中路堤土宜采用HS模型。     

分数阶塑性力学及其砂土本构模型

砂土的剪胀以及应力-应变关系通常依赖于其物质状态;其塑性流动方向不再与加载方向重合,而是随其状态改变而改变。为了描述这一非关联特性,传统的岩土塑性理论通常需要额外假定一个独立于屈服面的塑性势面,并人为地将塑性势面相关的参数与状态参数唯像地关联在一起。从而,使得模型参数增多、部分参数缺乏物理意义。不同于与传统塑性力学,分数阶塑性力学基于非局域性的微分算子和梯度,其在某一应力点的微分方向不仅与该点的应力状态有关,还与到达该应力点的加载历史、过程相关;从而,无需额外假定塑性势面(或屈服面),仅需要对已有屈服面(或塑性势面)进行分数阶微分求解,便可以建立砂土的状态依赖分数阶弹塑性力学模型。最后,通过模拟几种不同砂土的三轴排水与不排水试验结果,发现:所提出的模型可以较好地描述砂土在不同初始状态及加载条件下的应力应变行为。     

粘性土的弹粘塑性本构方程及其应用

从常规试验成果出发，用弹粘塑性应力－应变－时间本构方程来描述粘性土的剪胀特性和时间效应。并采用Ｐｅｒｚｙｎａ的粘塑性方程，结合关联和不相关联流动法则，建立应力－应变－时间关系，对粘性土的有效应力路径特别是塑性区的剪胀特性和应力－应变关系的时间依存性进行了数值模拟计算，得出了与试验相近的结果。通过计算结果和试验结果的对比分析，探讨了该计算模型的合理性和可行性。     

Development and application of an interface constitutive model for fully grouted rock-bolts and cable-bolts

This paper proposes a new interface constitutive model for fully grouted rock-bolts and cable-bolts based on pull-out test results.A database was created combining published experimental data with in-house tests.By means of a comprehensive framework,a Coulomb-type failure criterion accounting for friction mobilization was defined.During the elastic phase,in which the interface joint is not yet created,the proposed model provides zero radial displacement,and once the interface joint is created,interface dilatancy is modeled using a non-associated plastic potential inspired from the behavior of rock joints.The results predicted by the proposed model are in good agreement with experimental results.The model has been implemented in a finite element method(FEM) code and numerical simulations have been performed at the elementary and the structural scales.The results obtained provide confidence in the ability of the new model to assist in the design and optimization of bolting patterns.