积分中值屈服准则解析厚板轧制椭圆速度场

为解决非线性Mises比塑性功率积分困难以及由此导致的轧制功率解析式难以获得的问题,本文通过建立并利用线性比塑性功率表达式对提出的椭圆速度场进行能量分析,得到了轧制力能参数的解析解.文中通过对变角度屈服函数求积分中值,构建了一个新的屈服准则,它是主应力分量的线性组合,在π平面上的轨迹是逼近Mises圆的等边非等角的十二边形,其基于Lode参数表达式的理论结果也与实验数据吻合较好.同时,根据厚板轧制时金属流动速度从入口到出口逐渐增大的特点,提出了水平速度分量满足椭圆方程的速度场,该速度场满足运动许可条件.通过相应的轧制能量分析,获得了基于线性屈服准则的内部变形功率以及基于应变矢量内积法上的摩擦功率与剪切功率.在此之上,通过泛函的极值变分导出了轧制力矩、轧制力以及应力状态系数的解析解,并与现场实测数据进行了对比,结果表明利用本文提出的屈服准则与速度场所建立的轧制力矩与轧制力模型与实测值吻合较好,其中轧制力误差小于5.3%,轧制力矩误差在6%左右.     

双T^2屈服准则在某些平面问题中的应用

讨论了双Ｔ２屈报准则在平面问题中的一般表达式．用此准则求解了某些平面问题，并与Ｍｉｓｅｓ准则和Ｔｒｅｓｃａ准则的计算结果作了比较．     

Cosserat连续介质的Mohr-Coulomb屈服准则及其应用

Cosserat连续介质下的应力、应变张量具有不对称性,经典连续介质的屈服准则无法直接用于Cosserat连续介质. 将应变、应力张量分解为对称和反对称两部分,修正了经典连续介质下三个应力不变量的表达式,建立适用于Cosserat连续介质弹塑性有限元分析的Mohr-Coulomb屈服准则,给出了Cosserat连续介质下von Mises、Tresca和Drucker-Prager屈服准则的表达式. 自然边坡数值算例表明了修正Mohr-Coulomb屈服准则的有效性,验证了Cosserat连续介质理论通过引入材料特征长度可以解决经典连续介质理论分析应变局部化问题时遇到的网格敏感性问题.     

等效Mohr-Coulomb屈服准则在岩质边坡稳定性分析中的应用

基于等效Mohr-Coulomb屈服准则原理,通过岩体材料参数的人工换算,实现其在有限元软件Ansys中的应用,并论证了转化后的材料参数与原参数的大小关系,即转化后参数恒比原参数小。结合算例分析,得知采用等效Mohr-Coulomb屈服准则计算得到的岩质边坡安全系数偏小、保守,可用来模拟岩体材料;同时,对不同位移及应力工程精度要求的岩质边坡工程,提出采用不同屈服准则的建议。     

双τ^2屈服准则及其统一表达式

分析了三个主剪应力对材料屈服的影响，提出了双τ２屈服准则，并建立了一个统一表达式．分析结果表明，所建立的屈服准则，包含了Ｍｉｓｅｓ准则和双剪应力屈服准则，以及介于二者之间的一族屈服准则．这些准则不仅满足Ｄｒｕｃｋｅｒ公设的屈服面外凸性条件，而且与材料性质有关，即不同的材料对应着不同的屈服准则，Ｍｉｓｅｓ准则和双剪应力准则均为该统一表达式的特殊形式．     

等效Mohr—Coulomb屈服准则在岩质边坡稳定性分析中的应用

基于等效Molar—Coulomb屈服准则原理，通过岩体材料参数的人工换算，实现其在有限元软件Ansys中的应用，并论证了转化后的材料参数与原参数的大小关系，即转化后参数恒比原参数小。结合算例分析，得知采用等效Molar—Coulomb屈服准则计算得到的岩质边坡安全系数偏小、保守，可用来模拟岩体材料；同时，对不同位移及应力工程精度要求的岩质边坡工程，提出采用不同屈服准则的建议。     

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...     

三剪统一屈服准则在柱形孔扩张问题中的应用

基于三剪统一屈服准则,通过用3条折线来描述土体的本构特征,对柱形孔扩张问题进行分析,考虑岩土材料的软化和剪胀特性,推导出柱形孔扩张问题下的应力场、应变场、扩张压力、塑性区半径的解析解。算例表明,临界扩孔压力随土的软化程度的减小而增大,在一定剪胀和软化程度下,临界扩孔压力随b的增大而增大。     

Mohr-Coulomb准则在岩土工程应用中的若干问题

以 Mohr-Coulomb准则为基础的摩擦型屈服准则广泛用于岩土工程中 ,这不仅仅是因为其概念简洁明了、参数少且容易通过试验测得 ,而且 ,它基本上能反映岩土材料的塑性变形特性 .但是 ,Mohr-Coulomb准则在π平面内存在 6个奇异点 ,在子午面内其顶点也是奇异点 ,这对数值分析带来较大的困难 .在奇异点附近收敛很慢 ,妨碍了 Mohr-Coulomb准则在工程中的应用 .Zienkiewicz,Pande[1] 提出了在子午面内用二次曲线去拟合、在π平面内用修圆公式去逼近以消除奇异点 .本文通过对 Mohr-Coulomb准则的分析 ,指出了消除这类奇异点的方法 ;同时指出了相…     

修正Cam模型与Lade-Duncan屈服准则的合理耦合

修正Cam模型成功地柔合进了临界状态概念,是描述正常固结土体应力与变形关系特性最为主要和奠基性的模型,也是其它土体弹塑性模型发展的基础.修正Cam模型在π平面上的投影是一个圆,这不符合众多岩土类材料在π平面上的屈服和破坏轨迹的实验事实;而在三维应力状态下,Lade-Duncan破坏准则能对岩土类材料在π平面上的强度与摩擦特性给出合理的描述.基于这种认识,提出了Lade-Duncan破坏准则与修正Cam模型相结合的模型(Cam-Lade模型),并通过实验资料,验证了该模型的合理性.     

Influence of yield-to-tensile strength ratio（Y/T） on failure assessment of defect-free and corroded X70 steel pipeline

The effect of yield-to-tensile strength ratio（Y/T） on failure pressure of X70 pipeline without and with corrosion defects was investigated.The stress-strain response of materials was characterized by a power-law hardening curve.Two formulas to estimate the strain hardening exponent n for a special Y/T were obtained by least squared regression method and the influence of Y/T on n was analyzed.As an application of n-Y/T expression,the analytical solutions of burst pressure for X70 pipeline without and with corrosion defects were also obtained.The results indicate that the burst pressure of defect-free X70 pipe without corrosion defects is a function of the Y/T,pipe geometry t0/D0 and engineering tensile strength,and increases as Y/T or t0/D0 increases; whilst the burst pressure of corroded X70 pipe decreases with the increase of defect depths,d/t.Comparisons indicate that the present analytical solutions closely match available experimental and numerical data.     

Hoek-Brown经验强度准则的修正及应用

对Hoek-Brown强度准则中岩体地质力学指标GSI和扰动参数D的评估值进行统计分析发现,不同评估者对岩体GSI值的评估有较强的一致性,而对D值的评估则呈现很高离散性．扰动参数D的评估值的离散性是岩体力学参数估计值可靠度降低的主要原因,因此,对Hoek-Brown经验强度准则而言,给出一种更为准确的D值确定方法是十分必要的．通过分析现有的岩体扰动参数确定方法的局限性以及基于声波测试理论的岩体完整性评价方法,探讨了基于声波传播速度的扰动参数D的确定方法以及在实际工程中考虑或忽略开挖扰动的基本原则,并通过有限元算例与Hoek等人的理论进行了比较．     

Hoek-Brown经验强度准则的修正及应用

对Hoek-Brown强度准则中岩体地质力学指标GSI和扰动参数D的评估值进行统计分析发现,不同评估者对岩体GSI值的评估有较强的一致性,而对D值的评估则呈现很高离散性.扰动参数D的评估值的离散性是岩体力学参数估计值可靠度降低的主要原因,因此,对Hoek-Brown经验强度准则而言,给出一种更为准确的D值确定方法是十分必要的.通过分析现有的岩体扰动参数确定方法的局限性以及基于声波测试理论的岩体完整性评价方法,探讨了基于声波传播速度的扰动参数D的确定方法以及在实际工程中考虑或忽略开挖扰动的基本原则,并通过有限元算例与Hoek等人的理论进行了比较.     

机械铰的量化准则及其在倒塌分析中的应用

为了评估建筑结构的抗倒塌能力,在机械铰理论的基础上,提出了机械铰的量化准则,进行了框架节点的数值模拟,并与节点的试验结果进行对比和验证,最后建立了基于机械铰的结构倒塌判定准则,并对某二层钢筋混凝土框架结构进行了倒塌分析。研究结果表明,相比于塑性铰的倒塌判定准则,基于机械铰的倒塌判定准则更接近于结构的真实倒塌极限,可以更真实地模拟结构的抗倒塌能力。     

Analysis of progressive failure of pillar and instability criterion based on gradient-dependent plasticity

A mechanical model for strain softening pillar is proposed considering the characteristics of progressive shear failure and strain localization. The pillar undergoes elastic, strain softening and slabbing stages. In the elastic stage, vertical compressive stress and deformation at upper end of pillar are uniform, while in the strain softening stage there appears nonuniform due to occurrence of shear bands, leading to the decrease of load-carrying capacity.In addition, the size of failure zone increases in the strain softening stage and reaches its maximum value when slabbing begins. In the latter two stages, the size of elastic core always decreases. In the slabbing stage, the size of failure zone remains a constant and the pillar becomes thinner. Total deformation of the pillar is derived by linearly elastic Hooke‘s law and gradient-dependent plasticity where thickness of localization band is determined according to the characteristic length. Post-peak stiffness is proposed according to analytical solution of averaged compressive stressaverage deformation curve. Instability criterion of the pillar and roof strata system is proposed analytically using instability condition given by Salamon. It is found that the constitutive parameters of material of pillar, the geometrical size of pillar and the number of shear bands influence the stability of the system; stress gradient controls the starting time of slabbing, however it has no influence on the post-peak stiffness of the pillar.     

压力管道涡流检测的理论与数值分析

针对压力管道涡流检测,采用放置式探头进行检测,用等效电流偶极子层代替裂纹的作用,通过求解裂纹面上的积分方程确定等效电流偶极子密度．这样就由实际的三维问题转化为二维平面问题,极大地减小了计算量．     

隧道中墙承载模型与稳定性判据研究及其应用

如何确定连拱隧道和小净距隧道中墙的合理宽度是隧道设计中的难题.建立了中墙承载应力与隧道跨度、中墙宽度和隧道埋深之间的关系,应用数值方法计算了不同中墙宽度、不同隧道埋深情况下中墙内的垂直应力,采用回归的方法确定了中墙承载的修正系数K与隧道跨度和中墙宽度的关系,从而建立了连拱和小净距隧道中墙的承载模型.将单轴抗压强度作为连拱隧道混凝土中墙的极限强度,根据极限平衡理论建立了小净距隧道原岩中墙加锚支护的极限强度,最后分别给出了连拱隧道和小净距隧道中墙的稳定性判据.举例说明了中墙稳定性判据在设计中的应用,并采用弹塑性损伤有限元计算结果验证了判据的可用性.