微型桩破坏机理的数值模拟

强度折减法与具有拉和剪破坏分析功能的有限差分程序FLAC^3D相结合,对同一排内均匀布置的桩心配筋微型桩进行数值分析。岩土体、桩体均采用实体单元,模型采用摩尔-库仑理想弹塑性本构模型,依据微型桩的受力特点考虑了桩体进入塑性状态,得到了单排微型桩和具有纵向连系梁的三排微型桩的应力、应变分布规律和破坏机理。计算表明,单排桩的破坏主要为滑带处的剪切破坏,三排桩为滑带处的拉剪破坏,桩体所承受的最大弯矩和剪力均位于滑带处,混凝土主要起抗剪作用,钢筋提供抗拉和抗剪能力。     

岩土材料的剪胀方程

岩土材料的摩擦特性导致土体在剪应力作用下会发生体积的膨胀或收缩,因此建立剪胀方程是描述岩土材料力学行为的关键。基于经典弹塑性理论的框架,可以构建土的一般性剪胀方程。论文分析了Mohr-Coulomb、Drucker-Prager、SMP等强度准则对应的剪胀方程。总结了剑桥模型、清华模型,以及国内外常用本构模型的剪胀方程。探讨了三轴试验条件下剪胀方程与名义切线泊松比的关系,以及可能的取值范围。结合广义位势理论,进一步给出了利用剪胀方程构造本构模型的途径。     

RPC200塑性与各向异性损伤耦合本构建模研究

针对活性粉末混凝土 (RPC200:Reactive Powder Concrete 200MPa)的非线性行为,将连续损伤力学和塑性力学结合起来,建立了RPC200的弹塑性各向异性损伤耦合本构。在有效应力空间内,采用非关联流动法则和非均匀等向强化法则建立了RPC200的塑性本构。基于损伤能释放率建立了损伤准则,并由正交法则给出损伤演化法则,同时采用两个不同的损伤硬化法则来描述拉、压性能不同的损伤硬化。证明了该文所建模型与热动力学基本原理的相容性。最后,给出了RPC弹塑性各向异性损伤耦合本构模型数值计算流程,并以简单例证证明了所建模型的预测能力。     

Identification of Elasto-Plastic Constitutive Parameters by Self-Optimizing Inverse Method: Experimental Verifications

In this paper, the Self-Optimizing Inverse Method (Self-OPTIM) has been experimentally verified by identifying constitutive parameters solely based on prescribed boundary loadings without full-field displacements. Recently the Self-OPTIM methodology was developed as a computational inverse analysis tool that can identify parameters of nonlinear material constitutive models. However, the methodology was demonstrated only by numerically simulated testing with full-field displacement fields and prescribed boundary loadings. The Self-OPTIM is capable of identifying parameters of the chosen class of material constitutive models through minimization of an implicit objective function defined as a function of full-field stress and strain fields in the optimization process. The unique advantages of the Self-OPTIM includes: 1) model independency that is expected to open up a wide range of applications for various engineering simulations; 2) capabilities of parameter identification based solely on global measurements of boundary forces and displacements. In this paper, the Self-OPTIM inverse method is experimentally verified by using two different shapes of specimens made of AISI 1095 steel: 1) dog-bone and 2) notched specimens under a loading and unloading course. Parameters of a cyclic plasticity model with nonlinear kinematic hardening rule and associated flow theory are identified by the Self-OPTIM. Multiple tests and the inverse simulations are conducted to ensure consistent performance of the Self-OPTIM. The identified parameters are successively used to reconstruct the material response.     

基于“梁段”模型的FRP 加固混凝土梁端界面剥离破坏分析

由各种纤维复合材料(FRP)加固混凝土梁端斜裂缝诱发的“端头FRP-混凝土界面剥离”是一种常见破坏模式,而用有限元方法对有多条裂缝的整根加固梁进行分析难度很大。该文提出一个简单的以加固梁端第1 条斜裂缝为边界的“梁段”空间非线性有限元计算模型,并用圣维南原理和数值分析证实其合理性和可靠性。进而对此模型进行参数分析,探讨FRP 拉应力、FRP 层数、FRP-混凝土粘结滑移本构关系和加固梁端第1 条斜裂缝到支座的距离诸因素对剥离应力的影响。经比较,模型计算结果与既有实验数据吻合较好。     

多室式钢管混凝土T 形短柱的非线性分析

通过定义等效方形截面和改变混凝土强约束区、弱约束区界线底角来衡量多室式T形截面内钢材对混凝土的整体约束作用,依据轴压试验结果修正了Mander 约束混凝土模型中有效侧向约束力及下降段的表达式,建立了核心混凝土的本构关系。应用ABAQUS 对8 个多室式钢管混凝土T 形短柱试件的轴压性能进行了模拟,模拟结果与试验数据的对比表明,该本构关系能较好地适用于对构件性能的非线性分析。在此基础上探讨了构件中钢材和混凝土的共同工作情况,发现其工作机理与其它截面形式的钢管混凝土柱较为一致。将多室式钢管混凝土T形柱视为由3个矩形钢管混凝土部件折减钢板后组成,应用叠加原理得出了构件的强度承载力公式,可供实际应用参考。     

超低碳13Cr-5Ni-2Mo马氏体不锈钢热变形行为及本构关系

 利用Gleeble-3800热模拟试验机对超低碳13Cr-5Ni-2Mo马氏体不锈钢进行单道次高温压缩试验,研究其在900～1 200 ℃、0.1～50 s-1条件下的热变形行为,并讨论了不同变形条件下的微观组织演变规律;基于Sellars双曲正弦模型构建了超低碳13Cr-5Ni-2Mo 马氏体不锈钢的高温流变应力本构方程。研究结果表明,变形温度越高、应变速率越低,则流变应力越小,峰值应变也越小,微观组织由动态回复型向动态再结晶型转变,并且晶粒逐渐长大、粗化。在高温区变形,随着应变速率的升高,动态再结晶晶粒明显细化。所建立的本构方程具有较高的精确度,能反映超低碳13Cr-5Ni-2Mo 马氏体不锈钢的高温变形力学行为,可为热加工数值模拟研究提供参考。     

煤矿井下三维巷道的空间数据及拓扑关系研究

文章针对煤矿井下巷道的特殊条件,深入研究了巷道的数据来源和选择巷道三维数据模型的原则,继而把巷道抽象成巷道线,深入分析了巷道线的空间拓扑关系,包括结点之间的拓扑关系,弧段与结点的拓扑关系,巷道线与结点、节点之间的拓扑关系,结点、节点、弧段和巷道线之间的总体拓扑关系。     

考虑黏聚特性和拉压不等效应的修正剑桥模型及数值实现

 针对修正剑桥模型不能反映岩土介质黏聚特性和拉压不等效应的局限性,通过子午面上考虑黏聚力、偏平面上考虑应力罗德角的影响,建立可考虑黏聚力与拉压不等效应的非相关联修正剑桥模型;较系统地介绍所修正模型的Euler向后隐式本构积分算法及程序实现过程。应用ABAQUS软件所提供的用户材料子程序UMAT接口,编制改进修正剑桥模型本构子程序,并运用所编程序研究比利时Boom clay的三轴压缩力学行为。研究结果表明,所编子程序具有较高的计算精度和良好的稳定性,所改进模型能较好地反映Boom clay的非线性与塑性流动特性。     

上海中心大厦裙房深大基坑工程围护墙变形分析

 上海中心大厦的深大基坑工程采用主楼顺作、裙房逆作的总体施工方案。针对裙房基坑四周中间部位的围护墙变形特点,采用简化的二维计算模型,结合实测数据对其进行分析;讨论主楼区与裙房区之间的临时隔断圆形地墙的简化方式和是否考虑地下水的作用对计算结果的影响,并分析基坑开挖宽度及临近基坑北侧的金茂大厦地墙对基坑变形的影响。结果表明：在不考虑圆形地墙受偏载作用时,计算中可将圆形地墙按水平位移约束简化处理;土体采用修正剑桥黏土本构模型,土体计算参数宜采用有效应力指标,并同时考虑地下水位的作用;墙体变形随基坑开挖宽度增大而增大,但最终趋于收敛。测点的变形计算值与实测值结果比较吻合,而在施工场地进出口位置和两地墙距离很近位置(图1的测点P04)的实测值和计算值相差较大;分析表明,车辆动载及圆形地墙在偏载作用下的抗侧刚度弱化明显增大围护墙体变形;而临近基坑外侧金茂大厦的地墙存在,却在一定程度上减小墙体变形。