岩石中间主应力效应及强度理论研究进展

综述岩石中间主应力效应试验和强度理论的研究进展,总结了岩石中间主应力效应的基本规律和现有岩石强度理论的特点与不足,最后介绍了统一强度理论及其对岩石真三轴试验的预测与在岩土工程中的应用。研究结果表明:中间主应力效应及其区间性是岩石强度的重要特性,且已是目前岩石强度准则建立所必须考虑的基本问题之一;应用统一强度理论并考虑更多复杂因素的综合影响,可得到更符合实际情况的较理想解答。     

楔体极限荷载的统一滑移线与有限元解

应用俞茂宏的统一强度理论和统一滑移线场理论给出了锐角楔体极限荷载的统一滑移线解,此解考虑了材料的拉压异性及中间主应力对结构的影响,且基于Tresca、Mises、Molar—Coulomb准则的极限荷载解均为此统一解的特例。文中运用了大型有限元软件Ansys进行了模拟,将统一解与有限元分析结果比较,说明了统一滑移线解比较接近真实解。     

基于统一强度理论的钢管活性粉末混凝土短柱承载力分析

采用双剪统一强度理论,充分考虑中主应力对钢管活性粉末混凝土(RPC)短柱的影响进行研究,推导出受压构件极限承载力公式;在此基础上结合粘结滑移理论,提出考虑钢管与RPC组合界面粘结力作用的轴压短柱的承载力统一解。并将计算结果与文献资料的试验数据进行比较,结果吻合较好,表明统一强度理论和粘结滑移理论对钢管RPC柱的理论计算有非常好的适用性。该结果为钢管RPC柱承载力计算方法的优化设计提供了一定的理论依据,对工程设计有一定的参考价值。     

中低速长杆弹侵彻半无限岩石靶的动态响应研究

该文将统一强度理论与岩石材料动力强度依赖应变率效应的物理模型相结合,建立了岩石材料在侵彻等动力荷载作用下的率型动态统一强度准则。基于修正的土盘浮动锁应变模型,考虑应变率效应、中间主应力效应、强度准则差异和弹头滑动摩擦的影响,推导了土盘整体平均锁应力和整体平均锁应变的表达式。采用MATLAB数值计算软件和四阶Runge-Kutta算法编制计算程序,求解了中低速（V ≤ 900 m/s）长杆弹侵彻条件下弹体的侵彻深度,研究了侵彻过程中弹体的运动规律及靶体的动态响应,分析了各参数对弹体侵深的影响特性。研究表明：该文计算方法可以较好地描述整个侵彻过程中弹、靶的动态响应,还可以得到一系列基于不同强度准则的侵彻深度的解析解,有效地预测弹体侵深的上限值和下限值;中间主应力效应、强度准则差异和弹头滑动摩擦对岩石靶的抗侵彻性能具有重要影响。     

爆炸荷载下钢管混凝土墩柱的动力响应研究

设计并制作了3根普通钢管混凝土墩柱和1根复式中空钢管混凝土墩柱,进行了TNT药量分别为3 kg和50 kg的3发4工况静爆试验,获得构件的迎爆面及背爆面的柱面超压分布、残余变形以及最终破坏形态,结合有限元分析,研究了爆炸荷载下钢管混凝土墩柱的动态响应、破坏模态及参数影响。研究表明：50 kg TNT作用下、比例距离为0.14 m/kg^1/3时,外径同为273 mm、壁厚为7 mm的普通钢管混凝土墩柱抵抗爆炸荷载的变形能力优于中空钢管内径为50 mm、壁厚为4 mm的复式钢管混凝土墩柱;基于试验结果建立了多物质流固耦合的数值模拟方法,可有效模拟钢管混凝土墩柱在爆炸荷载下的动态响应;钢管混凝土墩柱三种典型破坏形态分别是：低超压峰值-高持时发生弯曲破坏、高超压峰值-低持时发生剪切破坏及介于两种情况之间的弯剪破坏;炸药当量为50 kg,比例距离z>0.3 m/kg^1/3时,爆炸荷载下试件柱的残余变形可忽略不计;核心混凝土强度等级的增强以及含钢率的提高,可有效降低柱中点水平残余变形;提高钢管屈服强度,可降低柱中残余变形,当钢材强度等级≥345 MPa时,继续增大屈服强度对提高钢管混凝土墩柱的抗爆性能意义不大。     

非均匀强化塑性模型的统一弹塑性本构关系

介绍了三参数统一强度理论和非均匀强化塑性模型 ,并利用三参数统一强度理论对非均匀强化塑性模型进行推导 ,得出了其在强化过程中的弹塑性本构关系。所得模型考虑了材料的拉伸强度与压缩强度不等、双轴等压强度与单轴等压强度不等的情况。当取不同的参数 b和 α时 ,该本构关系退化为 Mohr- Coulomb、Tresca和双剪强度理论等在非均匀强化塑性模型下的本构体系 ,因而可以适用于各类工程材料和不同的受力情况 ,有重要的工程应用价值。     

中国古代木结构有限元动力分析

通过对我国古建筑木结构的结构特性研究,提出了将榫卯和斗拱简化为变刚性连接,用三维动力弹塑性有限元分析,得出了我国古建筑木结构的典型代表西安东门城楼的固有频率、振型.在El Centro波作用下分析给出了轴力、加速度和位移等的时程响应曲线,讨论了变刚度单元的刚度系数的影响,为古建筑研究提供了一种新的分析模型.     

钢管混凝土偏心受压承载力的试验及理论研究

进行了16个不同含钢率的钢管混凝土试件的偏心受压试验，得出了其荷载变形曲线及极限荷载。以双剪统一强度理论为基础，给出了钢管混凝土承载力的理论计算公式，并与试验进行对比，其结果基本一致，为钢管混凝土的分析计算提供了一定的理论依据。     

内配双圆钢管的钢骨混凝土短柱的轴压承载力

基于双剪统一强度理论,分析了钢管以及处于三向受压的核心混凝土的受力状态,建立了内配双圆钢管的钢骨混凝土短柱的轴压极限承载力计算公式,并对影响因素进行了分析。将公式计算结果与相应文献试验结果对比,吻合良好;同时将该公式应用于工程实例,并将其计算结果、相应文献公式计算结果与有限元模拟结果进行对比后发现该公式计算结果吻合度较好。     

基于统一强度理论的有压巷道覆盖岩层厚度计算

基于统一强度理论对有压巷道围岩应力进行了弹塑性分析,通过控制塑性区半径,推导出有压巷道覆盖岩层最小厚度的计算公式,当考虑不同中间主应力的影响时,用该公式可计算出一系列的覆盖岩层厚度;在实际工程中可以根据岩石性质试验确定中间主应力参数,得出合理的覆盖岩层最小厚度,从而合理地设计巷道。分析结果表明：该公式考虑了拉压强度差效应和中间主应力的影响,可以退化为其他围岩条件或其他强度理论条件下的覆盖岩层厚度的计算公式,具有较强的实用价值。