黏性土基于扰动状态概念的应力应变关系及压缩变形分析

通过引入扰动状态概念(disturbedstateconcept,DSC)对黏性土的应力应变关系及其压缩变形进行定量分析研究。选取相应土的重塑状态作为土体材料的完全调整状态,土的初始响应为相对完整状态下的行为。建立一个新的扰动模型,反映土在外力作用下微结构的动态变化过程。并通过黏性土的高压固结试验对模型的合理性进行验证,为工程提供更为准确的力学参数。

含主应力轴旋转的土体一般应力应变关系

本文利用矩阵理论，分析了使主应力轴产生旋转的应力增量特性，并将一般应力增量分解为与应力共主轴部分及使之产生旋转部分·据此，将含主应力轴旋转的复杂三维问题简化为三维应力应变共轴问题和三主值不变绕某一主轴旋转问题的结合，大大简化了分析的难度·文中还结合有关模型给出了一般三维问题的具体计算方法·

任意应力应变关系材料J积分估算的等效原场应力法

在EPRI弹塑性断裂分析工程方法 (J积分等于弹性J积分及塑性J积分之和 )及其给出的用Jp 表达式中的全塑性解的基础上 ,文中导出以等效原场应力σeff为参量的塑性J积分Jp 的计算式及J积分计算式 ,这一方法被称为J积分估算的等效原场应力法。该方法具有下列几个优点 ,①J积分计算精度几乎和EPRI工程方法的J积分计算精度相等。②可用于任何应力应变关系的材料 ,包括Ramborg Osgood关系材料和任意单调加载非ROR关系材料 ,例如长屈服平台钢。计算过程相当简便 ,计算结果精确。

考虑裂隙间相互作用情况下围压卸荷过程应力应变关系

岩体的稳定性和变形特性主要决定于裂隙,同时裂隙间的相互作用对岩体的稳定和变形产生显著的影响。裂隙岩体在加载和卸荷条件下的力学特性有显著的区别。为此本文首次利用位错模型法结合叠加原理研究在围压卸荷条件下裂隙间的相互作用对岩体的变形的影响问题。文中推导了考虑裂隙间的相互作用情况下裂隙岩体围压卸荷过程的应力应变关系及应力强度因子表达式,且进行了数值计算。

考虑材料应变强化效应的应力应变关系双线性表征方法的研究

合理利用材料的应变强化性能可以显著降低承压设备的壁厚,以提高设备的技术经济性能,还能够更加合理地评价设备的承载能力,并充分释放现有承压设备的生产能力。对2007版美国ASME规范第Ⅷ卷第2分篇中考虑材料应变作用的本构模型进行了分析,并在此基础上提出了更为简化的考虑金属材料应变强化效应,使用材料常规力学性能作为参量的真应力应变关系曲线的双线性表征方法。同时,通过有限元计算,分析了材料应力应变关系的双线性表征方式对不同典型结构爆破压力计算结果的影响。最后,将有限元计算与试验数据进行了对比。

由拉伸试样确定材料真实应力应变关系

提出一种借助有限元分析由光滑和切口圆棒试验数据确定应力应变关系的方法。首先分析光滑和切口圆棒 ,得到其各自的应力应变分布。研究在颈部应力应变随变形位移和材料的分布变化 ,得到其间关系的曲线图 ,同时对圆棒颈缩变形进行模拟。对工程上常用的硬化指数差别较大的两种钢材制成的光滑试样及切口试样进行初步的计算与分析 ,对影响拉伸试样颈缩形成的因素进行研究 ,指出试样夹持端状态与外廓直径的细微减少及加载约束方式三者对颈缩有重要影响 ;对工程上常用的bridgeman估算公式进行分析 ,指出其在工程上的适用性。

高温下预应力钢丝的应力应变关系

通过对四种常用的预应力钢丝在不同温度下的强度和变形试验，分析了各种预应力钢丝在20～600℃范围内的应力-应变曲线、弹性模量等方面的力学性能，给出了相应的计算公式。

围压对含瓦斯水合物煤体应力应变关系的影响

力学性质是基于水合原理预防煤与瓦斯突出的核心问题之一。以具有突出倾向煤体制备的型煤为研究对象,利用自主研发的瓦斯水合物生成与三轴压缩一体化装置,开展了围压影响下含瓦斯水合物煤体三轴压缩实验。结果表明:三种围压下,应力-应变曲线均为软化型;不同特征点(初始屈服点、峰值点及残余阶段)含瓦斯水合物煤体的黏聚力相差较大,而内摩擦角的变化较小;含瓦斯水合物煤体的初始屈服强度、峰值强度、残余强度和变形模量随着围压的增加呈线性关系增加,围压对含瓦斯水合物煤体的力学性质有所强化。

饱和砂砾料液化后应力应变关系及参数确定方法

采用中型三轴仪对饱和砂砾料试样在循环荷载作用下液化后再进行静力加载试验,系统地研究相对密度、初始有效固结压力、液化安全率和抗液化应力比等主要因素对液化后砂砾料试样静力再加载变形与强度特性的影响。提出确定液化后静载试验条件下应力-应变曲线特征物理量的确定方法,避免了模型参数确定的随意性。基于试验结果建立了能综合考虑相对密度、初始固结压力、液化安全率和抗液化应力比的饱和砂砾料液化后静力再加载应力-应变发展过程的模型,并通过试验对模型进行了验证。

获取材料应力应变关系的锥形压入新方法

采用自主研发的便携式压入设备,对材料平滑表面进行单调压入试验获得载荷—深度曲线,进而获得材料的单轴应力应变关系曲线。在等向强化、各向同性、单调加载条件下,基于能量原理和有限元分析提出应用双锥无卸载的压入载荷—深度曲线预测具有Hollomon律的材料应力应变关系半解析新公式。在有限元验证方面,根据不同材料的Hollomon律应力应变作为有限元本构关系条件获得的载荷—深度分析结果与压入载荷—深度关系吻合较好。在试验方面,通过压入载荷—深度曲线得到加载曲率,然后利用半解析新公式得到的材料单轴应力应变关系与单轴拉伸试验结果进行比较,结果表明新方法获取的材料应力应变关系和单轴拉伸试验结果有较好的一致性。

各向同性材料受各向异性弹性损伤时的应力应变关系

构造了具有主对称性的损伤影响张量,研究了弹性各向异性损伤时的有效应力,按照Lem aitre应变等价性假设,建立了弹性各向异性损伤应力应变关系,并引入了材料的有效柔度张量.由于应力应变关系应该具有对称性,因此要求有效柔度张量具有对称性.采用S idoroff的弹性能等值假设和弹性余能等值假设构造了材料的有效柔度张量.推导出损伤应变能释放率张量.推导了各向同性材料在受各向异性弹性损伤时的应力应变关系,分析表明,原为各向同性的材料,在受各向异性损伤后,表现出各向异性.

水泥砂浆材料的静动态应力应变关系研究

将欧洲规范(CEB—FIP1990)和我国GB50010—2002《混凝土结构设计规范》中建议的混凝土材料的应力应变关系用于描述水泥砂浆材料的静态变形特性,利用作者的试验结果分析模型参数的取值规律。研究表明,通过改变材料参数的取值,两规范建议的应力应变关系可较好地反映水泥砂浆材料的变形特性。在水泥砂浆材料应力应变关系的基础上,引入作者提出的单轴动态强度准则,得出单轴动态应力应变关系。通过文献中给出的水泥砂浆材料动态试验结果的验证,表明所提出的动态应力应变关系可较好地描述水泥砂浆材料单轴动态力学特性。

考虑初始结构性影响的吹填软土应力应变关系

正常沉积的土体一般具有结构性。目前土的本构模型大多数是以非结构性土为基础建立和发展起来的,用它们直接描述结构性土体应力应变关系与实际出入很大。本文以修正的剑桥模型为基础,建立了可考虑初始结构性影响的结构性吹填软土应力应变关系。与修正的剑桥模型相比,只增加了参数的个数,但参数种类不变,其值通过室内常规试验即可求得。对天津滨海新区吹填场地经过真空预压处理后有结构强度的吹填土体进行了三轴试验,通过试验值与模拟值分析比较,初步验证了本文建立的模型可以考虑吹填软土初始结构性影响。

FRP约束混凝土快速荷载下应力应变关系初探

在四种不同约束比下FRP(fiberreinforcesplastic)约束混凝土柱静力性能试验的基础上,选定一种约束比,进行了FRP约束混凝土柱在三种应变速率下的快速加载试验,研究其在快速荷载下的力学行为。结果表明,FRP约束混凝土在快速荷载作用下,其强度与极限应变随应变速率的增加而增大并与对数应变速率成较好的线性关系,其应变速率敏感性远高于无约束混凝土,且应力应变关系曲线大致呈一条平滑曲线。根据试验结果拟合了FRP约束混凝土在快速荷载下强度与极限应变的经验公式,并对其应力应变关系进行了初步探索。

连续退火微合金双相钢的应力应变关系

分析连续退火微合金双相(DP)钢各微观相的弹塑性变形行为,根据Eshelby等效夹杂模型和Mori-Tanaka平均场理论,采用Tomota增量变形方法,计算了DP钢拉伸应力应变曲线,与实际的拉伸曲线做了分析比较,并讨论了新铁素体对微合金双相钢屈服强度的影响.结果表明,该应力应变计算模型综合考虑了连续退火微合金DP钢微观组织性能与宏观力学性能的内在联系,更准确地描述了材料的变形行为,能够很好预测连续退火微合金DP钢的拉伸曲线.

沥青含量影响沥青混凝土应力应变关系的探讨

依据高精度测试设备对沥青混凝土的压缩试验，研究了沥青含量对沥青混凝土应力应变关系的影响，探讨了沥青混凝土应力应交关系和设计强度问题。

拉扭复合加载下循环应力应变关系的研究

以拉扭薄壁管试件为研究对象，根据多轴临界面上的应力应变特性及多轴疲劳临界面法的研究结果，结合单轴循环应力应变关系，研究了多轴比例与非比例加载下的循环应力应变关系，推导出多轴循环应力应变关系模型，经拉扭复合比例与非比例循环加载试验验证。

变围压-孔压条件下含气煤岩应力应变关系研究

为研究围压及孔压对含气煤岩本构关系的影响,基于弹性力学及破坏理论,建立了细观非均匀弹脆性模型,利用FEPG数值模拟软件,编制了有限元计算程序,用数值方法模拟了含气煤岩体在变围压-孔压条件下的变形及破坏规律.结果表明,围压增大时,煤岩体由脆性逐渐转呈柔性,且承载能力有所增强,而孔压的影响则恰好相反.将数值模拟结果分别与变围压、变孔压实验数据进行了对比,两者基本相符,充分验证了力学模型的适用性及计算程序的正确性.

小肠黏膜下层单轴拉伸参考状态的选取及其应力应变关系

小肠黏膜下层是天然细胞外基质类生物衍生材料,对其力学性质的描述在组织工程研究中非常必要。在对SIS的单轴拉伸测试中,很难确定合适的参考状态,也没有一个被广泛认可的公式来表达其应力应变关系。针对这些问题,本研究提出了力学关系重建和二次拟合技术。对于原始试验数据,用二次多项式拟合应力应变关系,根据拟合抛物线的最低点确定参考状态。在参考状态下,对原始数据重新计算出新的应力应变值,最后用缺省常数项的二次式对其关系进行第二次拟合。所有过程通过平均相对误差e来同其它公式衡量比较。大量实验数据证明这是一种切实有效的处理方法。

腹主动脉瘤壁应力应变关系的测量

目的对腹主动脉瘤壁进行单轴拉伸试验,研究其应力应变关系、极限应力和极限应变。方法腹主动脉瘤壁样品置于拉伸试验机下进行单轴拉伸直至断裂,记录拉伸过程中拉力和变形,计算应力应变关系曲线、极限应力、极限应变。分别使用指数函数和二次多项式对应力应变关系曲线进行拟合,其决定系数R2。结果指数函数方法拟合,R2的平均值为92.04%±5.42%。二次多项式拟合,R2的平均值为98.47%±1.17%。独立样本t检验显示多项式曲线拟合的R2显著大于指数函数(P<0.01)。瘤壁的极限应力为(0.809 4±0.384 2)MPa,极限应变为0.349 3±0.089 1。结论拉伸试验可用于测量腹主动脉瘤的应力应变关系、极限应力和极限应变。使用二次多项式拟合的准确性优于指数函数。