第三方载荷作用下埋地输气管道动力响应的数值模拟

强夯是导致埋地输气管道第三方破坏的主要载荷形式之一.强夯下埋地输气管道动力响应问题的本质是夯锤-土-埋地管道组成的体系在冲击荷载下的整体动力响应.利用LS-DYNA有限元商业软件,基于非线性动力学基本理论和动态算法,在半无限土介质中,通过对动力参数和接触参数的合理设置,在验证某工程实例的基础上,选取适当的本构关系,从夯击能量的大小、夯锤和管道之间的间距和管道表面复土深度三个方面对强夯冲击荷载作用下埋地输气管道的动力响应问题进行了数值模拟研究,得出了埋地输气管道在夯击荷载下的动力响应规律.结果表明,采用数值模拟方法对研究强夯冲击荷载作用下埋地输气管道的动力响应是可行的,其计算结果对埋地输气管道的风险评估、设计和施工具有一定的参考价值.     

小净距隧道开挖工艺对围岩稳定性的影响

为研究小净距隧道的不同开挖工艺对围岩稳定性的影响,对重庆花土岗隧道分别利用全断面法、上下台阶法和单侧壁导坑法进行了开挖有限元数值模拟,分析了小净距隧道不同施工方法对洞周围岩稳定性的影响.结果表明:全断面法对隧道围岩及中夹岩柱的水平位移和应力影响较大;上下台阶法和单侧壁导坑法影响相对较小.施工中应根据实际情况选择合理的开挖方法,及时施作支护并加强监测,保证施工质量.本文的分析方法和计算结果对小净距隧道设计、施工具有一定的参考价值.     

钛合金动态本构关系的研究及应用

经典的Johnson-Cook本构模型不能很好地描述钛合金在高应变率下的力学性能。作者引入S型曲线定量描述β与ε·之间的关系,对经典Johnson-Cook本构模型进行了修正,并采用遗传算法快速确定本构关系中的各个待定参数。最后以Ti-6Al-4V合金为例,采用应力增量法作出不同应变率、不同温度下的真应力-真应变曲线。数值模拟结果与文献中的实验数据吻合得很好,表明修正的Johnson-Cook模型能够很好地描述Ti-6Al-4V合金在任意应变率、任意温度下的力学行为,这对预测材料在高应变率和高温下的力学行为具有重要工程意义。     

基于位错机制钛合金本构关系的目标参数识别及实验验证

为描述钛合金在不同应变率下的复杂本构行为,本文基于细观塑性变形机理和位错动力学理论提出了一种钛合金粘塑性本构模型,并描述了模型各参数的物理意义及其与微结构特征量之间的关联性。该本构模型含有12个待定参数,为降低参数识别计算量,提高参数识别效率和精度,提出了一种基于拉丁超立方抽样、Spearman秩相关分析的参数敏感度整体分析方法,并在参数敏感度分析结果和基本遗传算法的基础上,建立了一种基于改进小生境算法、全局最优点判断策略和局域精确搜索技术的改进遗传算法。最后以Ti-6Al-4V钛合金为算例,描述了其在不同应变率、温度下的单轴流变应力塑性应变曲线,数值模拟和已有的实验数据吻合良好。     

地下爆炸对埋地输气管道冲击响应的数值分析

通过适当选取材料本构关系,运用非线性动力学基本理论和ALE算法,利用Ls.DYNA3D有限元程序,对爆炸地冲击作用下引起埋地输气管道的动力响应问题进行了数值模拟分析.通过埋地管道在2组共lO个工况下的数值计算分析,拟合了埋地管道响应(包括速度和动应力)最大值和装药量、爆心与管道中心距离之间的关系.模拟计算结果与经验公式规律十分吻合,表明采用数值模拟方法研究爆炸地冲击对埋地管道的作用是可行的.计算方法为埋地管道在第三方破坏荷载作用下的风险评估提供了一个计算平台,计算结果对埋地输气管道的风险评估和防灾减灾具有重要的参考价值.     

多重损伤耦合下金属基复合材料应力分布的剪切滞后分析

基于剪切滞后模型,考虑基体承受轴向拉伸载荷,建立了金属基复合材料在多纤维断裂下应力场分布的求解方法,计及了基体和界面塑性变形对应力传递的影响。引入影响函数叠加原理,充分考虑多重损伤间的相互耦合作用,有效解决了复合材料的非线性变形问题。数值结果表明：本文建立的理论模型与实验结果吻合较好。     

考虑多种强化机制土的内时弹塑性本构模型

为建立更符合实际情况的岩土的弹塑性应力应变模型,在考虑变形历史、围压、应变率、偏斜塑性变形对体积塑性变形影响引起的多种强化机制的基础上,合理地定义了广义时间标度,建立了考虑多种强化机制土和体量与偏量相互耦合的内时弹塑性本构关系。结合土的静水压缩载荷对偏斜响应影响小,而偏斜压缩载荷对体积响应影响大的实验事实,给出了模型参数分别用静水压缩实验数据和常规三轴实验数据确定的方法。用所建立的考虑多种强化机制的内时弹塑性本构模型对中密永定河砂的三轴响应进行了预测。由模型预测的砂土应力应变曲线与实验相吻合,并且能够较好的描述永定河砂的剪胀和剪缩现象。     

AZ91E-T6镁合金平均应力松弛的本构描述及其在疲劳寿命预测中的应用

针对在低应变幅(Δε/2=0.003,0.005),应变比R=εmin/εmax=0的循环加载过程中,平均应力松弛对AZ91E-T6镁合金疲劳寿命影响较大的实验现象,采用Chaboche本构模型对平均应力松弛过程进行本构描述。推导了Chaboche本构模型的增量形式,采用应变控制的加载方式,获得了AZ91E-T6镁合金材料的循环应力应变迟滞曲线,并求得其稳态滞回环的平均应力,最后利用Morrow模型预测了AZ91E-T6镁合金材料的疲劳寿命。通过与已有实验数据的比较表明:Chaboche本构模型能较好地描述在应变控制条件下,AZ91E-T6镁合金材料的循环平均应力松弛行为,采用计算出的稳态滞回环平均应力结合Morrow模型能够对疲劳寿命作出较准确的预测。     

超前开挖距离对大跨度小净距隧道稳定性影响的有限元分析

小净距双孔隧道开挖过程中两孔之间的相互耦合作用是施工过程十分关心的问题,其相互影响与围岩类别、隧道跨度、隧道间距、开挖和支护方式有关.利用ANSYS有限元软件对重庆花土岗隧道开挖过程进行了数值模拟,计算了在两孔开挖方向上相距分别为10 m,30 m,50 m时,开挖对地表沉降、围岩变形和围岩应力的影响.研究表明,先行洞超前开挖距离的增大有利于隧道围岩的稳定,对本隧道采用超前开挖30 m的施工方案是可行的;基于ANSYS有限元对开挖过程的数值分析结果,指出小净距双孔隧道施工过程中重点监控与关注的位置.本文的分析方法和计算结果对小净距隧道设计、施工具有一定的参考价值.     

TiNi合金动态力学行为应变率-温度效应实验测试

为准确掌握NiTi形状记忆合金在不同应变率、温度下的动态力学行为中的应变率-温度,采用MTS809材料试验机与分离式霍普金森压杆实验装置开展了NiTi合金在不同初始温度下的准静态单轴拉伸与不同应变率下的动态压缩实验。结果表明,NiTi合金表现出应变率强化效应,其应力-应变曲线包含双弹性阶段与双非线性变形阶段。相变起始应力、结束应力以及位错屈服应力均随着应变率增加而明显增大,母相弹性模量与马氏体弹性模量变化不明显。在准静态拉伸中其屈服应力与弹性模量随温度升高先线性增长继而线性减小,而两个温度阶段内的相变硬化率水平存在明显差异。