机场装配式预应力混凝土道面冲击荷载研究与数值模拟

通过重型落锤式弯沉仪模拟飞机冲击荷载对道面的作用,测试了柔性过渡层预应力混凝土道面的板底应力和竖向位移。采用ABAQUS有限元软件建立了3D模型,以现场弯沉值和板底应力数据,校检了有限元模型拟合程度。并分析了不同冲击荷载、不同柔性过渡层厚度、不同冲击位置3个因素对柔性过渡层预应力道面板抗冲击荷载性能的影响。现场试验与数值模拟结果表明：柔性过渡层可提高预应力道面的抵抗冲击性能,提升道面板使用寿命。     

弹粘塑性孔隙介质在冲击荷载作用下的一种本构关系--第一部分:状态方程

利用弹塑性介质的不可逆热力学的普遍关系，对弹粘塑性孔隙介质在冲击静水压力作用下的力学行为进行了研究。在本构关系中，使用了对于固体来讲更为合理的德拜形式的自由能。利用等效应变法，考虑了孔隙率对孔隙介质在冲击静水压力作用下的力学行为的影响，并得到了孔隙率演化方程。最终得到的本构关系符合不可逆热力学定律，形式相对简单，物理意义明确。数值计算结果与已有结果吻合很好。     

混凝土本构关系的边界面模型的讨论

边界面模型是目前少有的几个能描述混凝土在复杂的三轴循环荷载作用下性能的本构模型之一，它具有相对简单，应用方便的优点。为了验证该模型，本文根据现有的边界面模型编制了计算机程序。通过计算结果与实验结果的比较，发现了现有的混凝土边界面模型的一些不足之处。     

冲击爆炸荷载作用下混凝土材料两类弹塑性损伤本构模型的对比分析

冲击爆炸荷载作用下,混凝土弹塑性损伤本构模型包含流体弹塑性模型和帽盖弹塑性模型。就本构理论而言,这两类模型在偏应力模型、压力-体应变关系和损伤模型三个方面存在本质的区别。模拟混凝土结构在不同荷载作用下的动力响应时,了解不同本构模型的特点并选择合适的模型进行数值模拟是获得合理预测结果的先决条件。文章探讨了这两类弹塑性模型的本构理论区别并给出两类模型的适用条件。选取弹体低速侵彻混凝土薄板和弹体高速侵彻混凝土厚板两个算例对两类弹塑性模型进行比较,结果表明,弹体低速侵彻下,两类模型预测结果接近并且均与试验结果吻合;弹体高速侵彻下,流体弹塑性模型预测结果与试验结果吻合,而帽盖弹塑性模型预测结果与试验结果差别很大。这一结果表明,在冲击荷载作用下,流体弹塑性模型可适用于低压力到高压力的不同情况,而帽盖弹塑性模型只适用于较低压力(约1GPa),不适用于高压力如弹体高速侵彻的情况。     

弹粘塑性孔隙介质在冲击荷载作用下的一种本构关系--第二部分:弹粘塑性孔隙介质的畸变行为

继发表在本刊2003年第9期上第一部分的研究，就弹塑性孔隙介质在冲击偏应力张量作用下的行为进行了研究。考虑应变率对材料强度的影响，给出了热活化机理与宏观阻尼机理相互竞争的联合强度-应变率依赖模型。考虑应力状态、应变强化、畸变损伤和与孔隙率相联系的损伤对材料强度的影响，并在此基础上基于热活化原则给出了松弛型的应力偏量与应变偏量之间的关系，且本模型符合热力学第二定律。     

饱和砂土在往复荷载作用下有侧限的本构关系实验研究

为了得到往复荷载作用下有测限的饱和砂土的本构关系,反映非线性和滞回特性并能方便地应用于发生液化的情况,进行了系列实验。实验材料包括4种不同松密程度的细砂,加、卸载路径包括等幅的及不等幅的情况。根据实验数据,得到了以双曲线形式表达的砂土应力-应变关系,包括加载曲线和卸载曲线。     

煤岩本构关系与冲击倾向指标的力学分析

深入研究不同冲击倾向煤岩力学行为演化机制对认识和防治冲击地压具有重要的科学意义与工程价值。以弹塑性力学、岩石力学相关理论为基础,综合分析现有研究成果认为煤岩对外载荷的弹、塑性力学响应是其具有冲击倾向特征的本质原因,将煤岩峰值前塑性应变与弹性应变的比值定义为峰前损伤系数(K),以Scott模型为基础建立了煤岩本构关系,揭示了煤岩具有不同冲击倾向性的深层原因是损伤形成在受载过程的分布差异。推导了弹性能指数、冲击能量指数、峰后切线应力降模量和平均应力降模量的理论表达,随K值越小煤岩峰后盈余能越大,其冲击倾向特征越明显;将实测结果与理论值对比,弹性能指数理论值与实测结果吻合程度较高,而冲击能指数相对较低,但理论值对煤岩冲倾向性分类结果与实测值基本一致,总体上能对煤岩冲击倾向特征较好的描述。     

循环荷载作用下高强铝合金本构关系试验研究

为研究高强铝合金结构在地震作用下的响应、建立循环荷载作用下高强铝合金的本构关系,对17个7A04高强铝合金试件进行了单调拉伸和多种循环加载制度下的试验。分析了材料的单调性能、滞回性能、宏观破坏形态与电镜下的微观破坏形态。采用Ramberg-Osgood模型拟合了材料的循环骨架曲线,并与单调拉伸曲线做出了对比。试验结果表明：7A04高强铝合金延性较差,破坏突然、断面与拉应力方向成45度|循环荷载下表现出典型的循环硬化现象,在压应变达到1%后,其刚度和强度发生退化|材料在滞回中表现出了混合强化的特征,既包含各项同性强化又包含了随动强化。该高强铝合金在循环荷载作用下的本构关系与单调荷载作用下的本构关系存在较大区别,不能将单调荷载下的本构关系用于循环本构关系中。本文为准确计算高强铝合金结构在地震作用下的响应提供了重要基础与依据。     

水泥砂浆动态轴向拉伸本构关系试验研究

针对混凝土的重要组成材料水泥砂浆,在MTS试验机上对其进行不同应变速率、不同预静载下的冲击加载以及变幅三角波荷载下的动态轴向拉伸系列试验。试验结果表明:①砂浆的抗拉强度随应变率变化敏感性较强,在10-6～10-2 s-1应变率范围内,强度可提高2倍以上;②弹性模量随应变率增加成比例增长,但幅度不大;③峰值应变随应变率的提高有所提高,但离散性较大。极限应变值没有明显率敏感性;④由应变片值获得的名义轴拉应力应变曲线可简化为三段折线,上升段可近似看为直线段,下降段可看成两段折线,卸载至约25%强度时,出现拐点,应变约为200με;⑤65%以下预静载没有对砂浆的动载强度产生不利,反而有所增强;⑥在加载上升段进行地震作用频率范围的往复加载,对水泥砂浆造成的损伤累计较小。     

岩盐冲击过程本构关系和状态方程研究

采用Lagrange分析方法 ,对压剪联合冲击加载与单纯的压缩冲击加载下岩盐应力应变关系和状态方程进行了详细的探讨。其结果表明 ,冲击压缩过程岩盐的应力应变关系有较强的非线性和应变率效应 ,而其Hugoniot线则表明此材料有约 3 %的孔洞。由于在冲击过程中 ,岩盐因局部缺陷产生高温熔化 ,影响到剪切行为的分析 ,因此 ,未作进一步探讨。岩盐也由于这种熔化而使原始的缺陷得到了修复。     

动力荷载作用下固体材料本构模型研究的进展

在地震、爆炸、冲击等动力荷载作用下,材料的力学特性与准静态荷载作用下有本质的区别。在建筑结构抗震、抗爆设计规范中,常采用增大材料屈服强度（或极限强度）的方法来考虑材料的应变率效应,但是,该方法分析结果与实际情况有较大差别,所以,在对结构进行抗震、抗爆和抗冲击分析时,必须采用考虑应变率效应的本构模型。本文综述了国内外关于应变率（时间）效应有关的固体材料动态本构模型,对每种模型进行了简要分析,指出了其使用范围和优缺点,并根据现有的钢与混凝土材料的动力试验结果,提出了建立固体材料动态本构模型时应考虑的主要问题,对建筑结构的抗震、抗爆和抗冲击分析研究具有指导意义。     

混凝土材料的动态压缩破坏机理及本构关系

目前,砼材料已被广泛应用到现代工程结构领域,如核电站、海上平台、机场跑道、大型水利枢纽、军事工程、建筑工程等,但砼结构却易受到源于爆炸、撞击、地震等的冲击荷载的影响。由此可见,对砼材料动载性能的研究具有现实意义。     

循环荷载下岩体结构面本构关系与积分算法研究

地下结构中广泛存在的各种不连续面是影响岩体工程力学特性的重要因素,研究结构面在循环荷载作用下的力学行为具有重要的工程意义。基于非关联塑性理论,同时定义加载剪胀段和反向剪缩段,建立了岩体结构面剪胀与塑性耦合本构关系;从结构面的基本损伤机制出发,基于拉、剪分离的思路,建立了一类基于能量原理的岩体结构面拉、剪损伤本构模型,该模型基于有效应力空间塑性力学基本原理,定义了岩体结构面拉、剪塑性Helmholtz自由能分量及损伤能释放率,建立了岩体结构面拉、剪损伤破坏准则。针对结构面在循环荷载作用下的强非线性问题,引入算子分解的思想,将弹塑性演化与损伤演化过程分开进行求解,提出了结构面弹塑性损伤本构关系的混合积分算法。分别进行了岩体结构面直剪和循环剪切试验的数值仿真,计算结果与模型试验基本一致,表明该模型在模拟非连续岩体复杂变形方面是合理有效的。     

岩体结构面法向循环加载本构关系研究

对岩体结构面在法向循环加载下的受力变形关系进行了理论研究。试验表明,加卸载应力–变形曲线均可表示为双曲线函数,并且呈现不断硬化的特性,伴随产生法向残余位移。对已有双曲线型式的本构关系加以拓展,引入新的模型参数,假定卸载和重加载曲线均以结构面最大压缩位移为渐近线,曲线在法向力时为0的起始刚度由前一次循环过程的加载和卸载曲线起始刚度决定,从而完全确定循环加载本构方程。新参数体现结构面法向循环加载曲线的收敛速度和所产生的残余位移等受力变形特性,取决于岩石类型、结构面几何特征和填充物特性。通过设定参数的不同取值,这一模型分别等价于已有的不同模型。与无充填岩石裂隙和有厚度岩石夹层在法向循环加载下的试验结果对比表明,模型能较好描述岩体结构面的本构关系。     

神经网络建立循环荷载下软土的本构模型初探

指出土的本构模型是土力学理论中最基础、最重要的研究内容,探讨了神经网络建立模型的方法,根据他人建立软土本构模型的方法,了解神经网络建模的特点及其建模的一般步骤,尝试采用神经网络方法建立结构性软土的本构模型。     

砌体受压本构关系模型的研究

从分析砌体受压应力－应变全曲线所具有的特征出发,基于施楚贤教授提出的砌体受压应力－应变曲线式,指出了其存在的问题,进而提出了反映砌体受压应力－应变全曲线的本构关系,该本构关系包含了砌体受压试验所表现出的几科全部特征。     

冲击荷载作用下土体动力特性有限元分析

运用有限元软件ABAQUS,模拟了冲击荷载作用下土体动力响应特性,探索了夯锤运动动力特性和土体动态响应特征与规律,有助于进一步认识强夯加固机理,提高地基处理质量。     

混凝土的本构关系及其应用

本文介绍了混凝土本构关系,并以核工程为例说明其应用,论述了应用ADINA程序计算安全壳的结果。接着论述了混凝土本构关系的新进展。     

往复荷载下软土的边界面广义弹塑性模型

针对往复荷载作用下软土变形和孔压发展的特点，应用能模拟低应力水平下塑性变形的边界面模型，将其线弹性卸载过程改进为弹塑性，建立了软粘土的边界面广义弹塑性模型。最后对该模型进行了试验验证，以表明其可靠性。