含平行币状裂纹复合材料的强度准则

对于含平行币状裂纹材料表现出来的横观各向同性,引入Walpole's基来表示和计算.通过构造能量密度支函数来定义复合材料的宏观应力,在非线性均质化方案中采用了基于能量原理的修正割线法,考虑了静水压力对偏应变的影响.研究了含微裂纹材料弹性刚度张量的三种解法:稀疏解法、MT法和PCW法,获得了含平行币状裂纹材料具有Drucker-Prager型式的宏观强度准则,研究结果表明,材料的弹性模量比和宏观摩擦系数随着裂纹的体积分数增加而减小,并且裂纹外形比越小,稀疏解法、MT法和PCW法对材料的弹性模量比和宏观摩擦系数预测曲线差异越大.     

再生塑料改性混凝土力学性能研究及数值模拟

将再生ABS/PC塑料颗粒掺入混凝土中制成塑料改性混凝土,对该改性混凝土进行立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度试验,研究了不同掺量再生ABS/PC塑料颗粒对混凝土力学性能的影响.基于二维圆形随机骨料模型,运用有限元方法进行单轴压缩细观数值模拟,得到了不同掺量下再生塑料改性混凝土的应力-应变曲线;将单轴...     

考虑渗流应力耦合的XFEM水压致裂模拟

推导了含裂隙饱和多孔介质的水压致裂全耦合问题的扩展有限元增量迭代求解格式。通过对含中心裂纹无限大平板的裂尖位移场解析解的分析,按Ⅰ型和Ⅱ型变形特征进行提取,构建了一种新型的内聚裂尖加强函数,使传统扩展有限元中受裂尖加强影响的节点由每个节点8个裂尖加强自由度缩减到2个(平面问题),大大减小了计算规模。以含中心斜裂纹的多孔介质平板为例,验证了内聚裂尖加强模式的正确性,并对两种裂尖加强模式的雅克比矩阵条件数进行了计算。结果表明:内聚裂尖加强模式下扩展有限元的计算精度与传统扩展有限元的计算精度同阶,且网格较密时,本文处理方法的计算精度高于传统模式的。最后将改进的内聚裂尖加强模式应用到混凝土重力坝的水压致裂模拟中,取得了良好的计算效果。     

基于正交试验和神经网络的堤防边坡抗滑稳定可靠度研究

对于功能函数不能显式表达的边坡类等复杂结构,不方便采用传统的可靠度理论计算其失效概率,因而采用BP神经网络模型代替边坡失效的隐式函数,通过神经网络强大的非线性拟合能力进而构造边坡抗滑稳定可靠度分析的功能函数,并结合蒙特卡洛方法计算边坡抗滑稳定的失效概率。采用正交试验选取网络训练所需的样本点,利用有限元强度折减法计算样本点的抗滑稳定安全系数。通过算例研究了以内摩擦角和黏聚力为随机变量的堤防边坡抗滑稳定的失效概率,验证了该方法操作的简便性与结果的合理性。     

颗粒复合材料界面损伤演化模型的研究

为了预测存在界面脱胶的颗粒增强复合材料有效弹性性质,采用Eshelby微观力学理论及Dvorak转化场分析（TFA）,建立了带有缺陷界面的球形颗粒复合材料模型,给出了三相颗粒复合材料的有效切线模量和总割线模量．基于威布尔概率函数,建立了用于描述颗粒和基体间弱化界面演化的损伤模型．利用文献实验数据的校验,选取了合理的模型参数,并将数值试验结果与实验结果进行了对比,证明微观力学弹性损伤模型的合理性．     

基于细观层次橡胶混凝土单轴受压力学分析

基于随机骨料模型,从细观上对处于轴向荷载作用下的橡胶混凝土进行了二维及三维细观力学分析.利用瓦拉文公式和富勒公式分别计算出二维及三维情况下的橡胶混凝土细观骨料数,把橡胶混凝土各相分别划分为二维四节点四边形单元和三维四面体单元,分别给细观各相赋予相应的材料属性并建立有限元计算模型.计算结果表明:在二维情况下,该模型的计算速度快,得出的应力、应变与试验吻合较好,而三维计算模型模拟的破坏形态与试验结果比较一致.     

Cosserat理论与模型的研究进展

Cosserat连续体介质力学是有别于传统连续介质力学的微极连续介质力学，它保留了连续介质力学中的基本假设：物体任意部分均满足全部守恒定律；任意点的状态只与点的任意小临域影响有关。物体被视为微极点的集合，在整体宏观运动中，允许每个微极点既可以作平移运动，又可以作转体运动。Cosserat连续体介质力学理论模型在分析特定材料和特定物理现象时，表现出很高的求解精度和良好的模拟效果。文中首先概述了Cosserat连续体介质力学的发展历程及其基本理论；进而介绍了Cosserat理论在土木工程中的典型应用，尤其是岩石、土和混凝土力学性能的模拟计算方面；最后讨论了Cosserat理论在模型建立、数值计算和应用等方面值得进～步研究的问题。     

轻骨料混凝土抗压强度的影响因素研究

在细观层次上将轻骨料混凝土看成是砂浆基体、骨料夹杂和界面层组成的三相复合材料,在此基础上,运用细观力学均质化理论,对混凝土的抗压强度进行了数值模拟,分别探讨了骨料和水泥砂浆的杨氏模量比和轻骨料的体积百分比对混凝土和骨料的抗压强度比的影响。研究发现:骨料与基体的杨氏模量比存在一个临界值,当小于临界值时,混凝土的强度由界面层的抗压强度控制;当大于临界值时,混凝土的强度由骨料的抗压强度控制。