模块化多孔结构的变形模式及吸能特性

模块化多孔结构相较于传统一体式结构能够更加灵活地满足装配需求,研究其变形模式和吸能特性,可为多孔结构在工程中的应用提供新思路。选用具有正泊松比效应的正六边形和具有负泊松比效应的内凹形作为模块化多孔结构的填充单元,共设计了8种结构,并进行了准静态压缩实验。实验结果与有限元模拟计算结果吻合良好。研究发现:不同填充方式的结构具有不同的变形模式,其中正六边形填充表现出明显的剪切破坏带,交替填充能较好地保持单元的初始形状;2层填充多孔结构的压缩力峰值均大于3层填充结构,2层结构的比吸能也大于对应的3层填充结构;正六边形填充结构的总吸能、平均压缩力和比吸能在4种填充方式中均最小;内凹形填充结构的总吸能和平均压缩力均最大,且其比吸能保持在稳定且较高的水平。

舟曲江顶崖滑坡变形模式及发展趋势

以舟曲县江顶崖滑坡为依托,采用现场野外调查、工程地质钻孔勘探,全球导航卫星系统位移监测、无人机多期影像对比、变形历史对比、 Massflow数值模拟等方法获取滑坡变形的基本特征,分析滑坡复活机制、变形模式,再现其发展趋势及破坏范围.结果表明,江顶崖滑坡主要由降雨、江水冲刷诱发,降雨入渗在滑带处形成饱水带,软化、浸润滑面,导致滑带炭质板岩抗剪强度持续降低;江水冲蚀导致滑坡前缘失去支撑,最终诱发滑坡失稳;江顶崖滑坡拉裂滑动后后壁及侧壁出现“环状”灰黑色炭质板岩,中部形成洼地及平台,中前部出现多条鼓胀拉裂缝及剪切裂缝,前部形成多条放射状裂缝,滑体挤压白龙江河道,导致河道局部宽度不足5 m;江顶崖滑坡前部滑体滑动导致后部滑体失去支撑,加上后部滑体重力作用,导致局部复活,变形模式为前部牵引-后部推移的复合式破坏;数值模拟发现在不利工况下,滑坡堆积体将堵塞白龙江,形成18 m厚的堰塞体,并在滑坡上游形成6.6 km的回水淹没区,对上游南峪村、虎家崖村、安子坪村等村庄构成严重威胁,潜在危害大.

不同围护结构变形模式对坑内土体位移影响

对杭州地区深基坑开挖全过程中内支撑式地下连续墙支护结构和坑内土体位移进行了监测,归纳为4种变形破坏模式:悬臂、踢脚、内凸、复合。采用现场监测数据统计和数值分析相结合的方法研究了4种典型变形模式下坑内不同位置土体和支护结构的位移特点,结果表明,即使围护结构最大水平位移相同,由于变形模式不同,坑内土体位移也各不相同,破坏模式也各异,反之亦然;坑内深层土体变形区域可分为3个:隆起区、过渡区、稳定区;比较4种变形模式,围护结构踢脚变形模式对坑内土体变形影响最大,引起较大的深层土体水平位移和隆起。因此,在实际工程中不但要控制坑内土体的最大位移量,而且应注意围护结构的变形模式的影响,以防止发生连续倒塌的基坑破坏。

基于不同变形模式耗能框剪结构地震响应分析

基于地震作用下双重结构体系中两个分体系侧向变形模式的不同,提出一种在两个分体系之间设置BRB的新型耗能结构,以框架剪力墙双重结构为例,建立不同剪力墙与框架抗侧移刚度比耗能双重结构强度模型,输入6条不同特征的地震动记录进行非线性动力时程分析,结果表明:耗能双重结构与传统结构相比,出现了两个分体系模态振型不一致的交互振动,且基本周期增长;在BRB屈服强度设计为相应传统结构连梁内力的10%~33%时,耗能双重结构的峰值加速度、基底剪力、基底弯矩响应与传统结构相比均明显减小,尤其剪力墙响应更为突出,表现出了以框架为主引起的惯性力向剪力墙传递时被“切断”的耗能机制;耗能双重结构相比传统结构框架侧向位移响应有所增大,但合理设计BRB参数可以将层间位移角控制在规范限值内;耗能双重结构中剪力墙与框架抗侧移刚度比越大,峰值加速度响应和基底剪力响应减小越显著,框架侧向位移增大幅度也比较小,结构耗能效果越好。

基于推移式滑坡的隧道变形模式演化规律研究

研究目的:随着我国陆路交通的快速发展,山区运营隧道在滑坡作用下的病害问题日益突出,而导致隧道变形破坏的最根本原因是滑坡的作用导致隧道受力模式的改变。同时,坡体不同的变形阶段对隧道结构的受力变形模式影响较大,目前在这方面缺乏深入的研究。研究结论:(1)以隧道-滑坡平行体系为研究对象,基于推移式滑坡岩土体的变形特点揭示了隧道受力渐进破坏过程的本质是滑坡推力和岩土抗力变化的过程,初步探讨了不同演化阶段滑坡的运动特点和隧道的力学特征,以不同演化阶段的隧道受力模式为基础,建立了半无限长梁、半无限长梁-悬臂梁模型;(2)采用弹性地基梁和结构力学理论,对位于滑坡体内和滑坡体外的隧道结构变形进行耦合解析,建立不同阶段隧道受力变形模式的理论计算公式,提出相应控制截面的解析解表达式,能够实现滑坡不同演化阶段隧道受力变形的评价;(3)通过模型试验进行了对比分析验证,结果表明该理论能够对滑坡中隧道的受力变形的发展进行预测以及为滑坡地段隧道的设计、加固治理提供理论参考。

不同围护结构变形模式对坑外深层土体位移场影响的对比分析

对某深基坑开挖全过程中围护桩的水平位移进行了实测,由于水平支撑提供的支撑刚度不同,不同位置处的围护桩可产生不同的水平位移分布模式,且最大水平位移值也存在明显差别。通过建立考虑土体小应变的有限元模型,针对4种典型围护结构变形模式引起的坑外深层土体位移场变化特点进行分析,结果表明:即使围护结构最大水平位移相同,由于侧移分布模式不同,基坑外地表和深层土体的竖向及水平位移场均可存在较大差别,从而可能对环境产生不同程度的影响。围护结构在内凸型和复合型模式下,坑外深层土体竖向变形可分为凹槽形沉降区、三角形过渡区和隆起区,而深层土体水平位移场可分为弓形变形区、变形过渡区以及悬臂形变形区;悬臂型模式下坑外深层土体竖向位移场只存在三角形变形区和隆起区,而水平位移场则全部呈悬臂形;踢脚型模式下的竖向位移和水平位移影响范围均为最大。在实际工程中除控制围护结构最大变形值外,尚应根据周围环境特点合理控制围护结构变形模式,并尽可能避免出现踢脚模式变形。

不同围护结构变形模式对坑外既有隧道变形影响的对比分析

随着越来越多的地铁建成并投入运营,既有地下隧道受邻近基坑施工的影响及控制成为越来越重要的问题。通过建立考虑土体小应变的有限元模型,针对4种典型围护结构变形模式引起的坑外不同位置处隧道变形特点以及位移影响范围进行分析,结果表明:在围护结构最大变形相同而变形模式不同的情况下,坑外既有隧道的变形也会存在较大的差异。根据隧道拱顶拱底的竖向变形特点,可将基坑外不同位置的隧道根据其变形分为沉降区、变形过渡区及隆起区。悬臂型模式对坑外隧道的位移影响范围最小,内凸型与复合型模式影响范围基本相同,分布大于悬臂型,而踢脚型模式下范围最大。在实际工程中除控制围护结构最大变形值外,尚应根据周围环境特点合理控制围护结构变形模式,并尽可能避免出现踢脚模式变形。

柴达木—祁连山地块内部震间上地壳块体运动特征与变形模式研究

以青藏高原北缘及东北缘的柴达木—祁连山地块内的活动断裂、由断裂所围限的微小块体为研究对象,系统收集整理区内活动断裂定量参数和GPS速度场等资料,使用球面应变率计算方法分析研究区内GPS速度场得到现今构造应变率场,讨论区内最大剪应变率、面膨胀率与旋转率等参数与区域构造变形之间的关系;同时,依据区内详实的活动断裂资料建立精细的微小活动块体模型,利用Backslip模型反演断裂所围限的各个块体边界断裂的滑动速率、块体内部统一应变率及块体欧拉运动学参数等,并与活动构造方法获得的滑动速率做对比;最后,讨论研究区内由GPS速度场所揭示的地壳运动变形模式.结果表明:(1)柴达木—祁连山地区地壳运动,在沿着山脉走向上具有带状区域分块运动特征,大范围内具有弥散变形特征;(2)青藏高原北部变形场应是通过不同断裂差异性相对运动、区域内部逆冲挤压和块体旋转共同作用的结果.从鄂拉山到古浪民勤一带具有强烈的逆冲活动,其两侧地壳块体分别具有逆向旋转的运动性质;(3)在研究区东部GPS速度场所呈现顺时针旋转的形态,应是处于不同地块边界处的中下地壳与地幔介质差异驱动机制对上地壳块体所产生的作用,并以近地表断层应变率积累形式表现的结果,是祁连山地块、阿拉善块体、鄂尔多斯地块等大型块体推挤旋转影响下的复杂运动学形态.

高速铁路深埋黄土隧道变形模式及锚杆作用机理研究

以郑西铁路客运专线函谷关隧道工程为依托,通过理论分析和现场1?1原型试验相结合,综合分析确定高速铁路大断面深埋黄土隧道围岩内变形模式以及基于此变形模式的锚杆作用机理和作用效果。研究结果表明:拱顶部围岩内位移衰减缓慢,不同深度处围岩相对位移值很小,出现整体下沉现象;边墙部围岩位移衰减较快,不同距离处围岩相对位移值较大;围岩内不同部位变形模式是影响锚杆受力的关键性因素,拱部锚杆受力很小,边墙锚杆受力较大;建议隧道拱部130°范围内可不设置锚杆,该范围以下至墙角设置全长粘结型系统锚杆。研究结果有效地指导了现场设计与施工,同时也为类似工程提供参考依据。

基于数字照相的砂土剪切变形模式的试验研究

利用自行研制的数字照相量测软件包PhotoInfor和自行设计的大型剪切试验装置,在不同围压下,对砂土的剪切变形模式以及土体变形局部化的发生、发展和演变过程进行了全面观测.结果表明:砂土变形区域呈纺锤型,由多条曲线形大变形带和带间小变形区组成,不同围压下的剪切变形模式基本相近;土体最终形成的剪切带与初期发生的局部变形带并不完全重合;土体剪切变形可分为初期全域快速弹性变形、中期局部区域塑性变形与后期剪切带内集中塑性变形三个阶段.

侧面碰撞中B柱侵入速度及变形模式对乘员损伤影响的研究

运用概念设计方法,通过参照实车和仿真中侧围部件的一般侵入速度曲线和B柱的变形模式,提取了对B柱特定部位进行加载的三条简化的侵入速度曲线,并建立了B柱/假人的简化计算模型.研究改变B柱指定部位的侵入速度曲线,并以MADYMO软件为工具计算得到了27组假人的损伤值以及B柱的变形模式.研究结果表明:减小B柱整体侵入速度、合理分配B柱各部位的侵入速度以及使B柱产生较好的变形模式,能够有效地降低侧面碰撞中假人的损伤风险.

变形模式对多孔金属材料SHPB实验结果的影响

利用两种改进后的Hopkinson杆实验分别测得多孔金属材料冲击端和支撑端的应力.实验结果及高速摄影表明,随着撞击速度的增加,试件两端的应力均匀性变差,分别对应着泡沫材料的3种变形模式:准静态模式、过渡模式、冲击模式.实验得出在冲击模式下,冲击端与支撑端的应力与试件的厚度无关,但是与试件的密度有关.在多孔金属的高应变率实验中,变形模式对SHPB实验有很大的影响,轴向惯性(波动)效应会导致试件两端的应力不均匀,此时利用SHPB得出的实验结果将会是应变率效应和惯性效应的耦合,不能真实反映材料的动态力学性能(应变率效应).

基于汶川地震序列震源机制解对龙门山地区构造变形模式的初步探讨

本文采用理论震源机制解的分析方法,以汶川地震序列震源机制解为约束,探讨龙门山地区构造变形模式及其与汶川地震序列的关系.通过有限元模拟,计算了龙门山地区不同构造变形模式下的构造应力场,得到了理论震源机制解,并与汶川地震序列实际震源机制解进行对比分析,初步探讨了该区构造变形模式对汶川地震序列的影响.结果显示,在龙门山地区,青藏高原内深部构造变形快于地表的构造变形模式下,区域构造应力场对应的理论震源机制解与汶川地震序列震源机制解的相符程度较高.这种一致性可能表明:(1)青藏高原内部深部构造变形快于地表,是龙门山地区比较合理的构造模式;(2)构造应力场是影响汶川地震序列震源机制的重要力学因素.

湿陷性黄土高贴坡变形模式和稳定性分析

采用原状黄土与重塑黄土联合制作模型,针对湿陷性黄土高贴坡在天然含水量及饱和状态时的稳定性和变形模式开展离心试验研究。结果表明:湿陷性黄土高贴坡在天然含水量状态下稳定性较好,贴坡体固结变形是高贴坡变形的主导因素,高贴坡工后变形量及变形速率前期较大,后期较小,且贴坡体厚度越大,工后沉降也越大,变形稳定所需的时间也越长,贴坡体厚度与工后沉降量呈现线性关系;当土体饱和时,贴坡体固结及黄土湿陷共同导致高贴坡沉降变形,若沉降变形过大,坡体可能沿水分浸入时形成的软弱带开裂破坏;湿陷性黄土层的强度决定湿陷性黄土高贴坡的稳定性,坡体破坏时滑裂面将通过湿陷性土层,其位置取决于湿陷性黄土层与其相邻土层的强度差异。当强度差异较大以致湿陷性黄土层与相邻土层的接触面形成软弱夹层时,则接触面必为滑裂面的一部分,且强度相对较小的接触面首先破坏,滑裂面上部土层表现出比较典型的平移滑动模式;反之,滑裂面近似圆弧,且与接触面之间存在一定厚度的过渡层。

管材内高压成形变形模式研究

基于薄壳理论分析管材胀形变形机理,确定与管坯几何尺寸相关的长、短管坯变形模式的界限划分表达式,并给出相应的成形内压力学模型。为薄壳理论在管材成形工艺研究中的应用,以及实际成形工艺中对成形内压的准确预测提供参考依据。研究表明,当管材胀形区长度小于管坯几何参量所确定的某临界值时,胀形区端部支撑条件对成形内压会产生影响,且随着胀形区长度的缩短影响逐渐剧烈;而当胀形区长度超过临界值时,成形内压不再受胀形区长度增加而发生变化。通过数值模拟与工艺试验对长、短管坯变形模式的准确性进行验证。数值模拟证实由于理论模型的刚端假设使内压计算值比实际偏大。设计与力学模型相匹配的典型零件、模具结构和工艺流程,得到成形过程中内压与变形形状的对应数据,与理论模型进行对比分析,讨论两种模型的区别及误差产生的原因。

西安地铁深基坑变形模式统计规律分析

针对西安地铁车站深基坑地表沉降及支护桩侧向变形性状开展了统计分析．分析表明：西安地铁车站深基坑地表沉降集中于O～12m／n范围，支护桩侧向变形集中于0～8mm，两者均小于其它地区的统计值．基坑地表沉降表现为“凹槽形”模式，距离坑壁10～15m内地表沉降值最大，距坑壁30m以外沉降较小．基坑支护桩变形表现为“中凸形”或“悬臂形”两种变形模式，除个别测点支护桩顶部向基坑外变形外，其余均向基坑内变形，其中，“中凸形”模式变形的支护桩距地表5～15m内变形最大，“悬臂形”模式支护桩顶变形最大，并随深度增加而逐渐减小．

闭孔泡沫金属变形模式的有限元分析

运用有限元软件ABAQUS/Explicit模拟了三维Voronoi闭孔泡沫金属在不同的冲击速度下的变形行为。随着冲击速度的提高,得到了3种变形模式:准静态均匀模式、过渡模式和冲击模式,并以相对密度和冲击速度为坐标建立了变形模式图。引入应力均匀性指标和变形局部化指标,确定了模式转化的临界速度,并与已有的冲击速度预测公式进行了比较。根据临界速度的数值和理论结果,提出了一种确定锁定应变的方案,结果介于压实应变和完全密实应变之间。

深圳地铁一期工程浅埋暗挖施工地层变形模式

基于城市地下工程浅埋暗挖法施工的地层变形特点,提出了地层整体下沉和抽冒式地层变形的模式,分别建立了相应的力学模型,给出了相应地层变形模式下的稳定性特点和地层沉降曲线,并对其主要影响因素进行了分析。该模型可以较好地解释不同地层的变形特点和规律,分别揭示了黏性土和砂性土地层条件下产生大变形及地面坍塌的机理,指出地层变形通常是由结构层的失稳和破坏所致,并且在整体沉降模式下结构层表现为梁式结构,而抽冒型变形模式下结构层则表现为压力拱结构,因此,梁/拱结构的稳定性是地表沉降控制的核心。梁式结构层控制的重点是梁端支承点的加固和离层区域的及时补充注浆,而拱式结构控制的重点则是拱角地层的稳定性。由此可为地层变形的控制和环境评价标准的制定提供依据。结合深圳地铁一期工程6标段和3A 标段的典型条件,分别针对整体沉降和抽冒结构模式成功地进行了地层变形控制实践,取得了理想的效果。同时也为深圳地铁及城市地下工程施工地层控制标准的制定提供了有益的建议。该成果对城市地下工程的环境控制具有普遍的指导意义和借鉴作用。

围护结构变形模式对土压力的影响

围护结构的变形模式、土体的性质、墙土间的摩擦特性以及墙后填土随位移增大产生的变形和强度的发展等因素都对围护结构所受的土压力的大小和分布产生影响,而经典的土压力理论无法考虑以上除土体性质之外的诸多因素的影响。本文利用三维数值分析方法,在考察计算范围和边界条件对计算结果产生的影响的基础上,把围护结构变形模式加以简化,探讨了不同的围护结构变形模式对土压力大小和分布的影响,经分析发现围护结构变形模式不同,土压力达到极限状态所需位移不同,而且所受土拱效应的影响程度也显著不同。同时本文分析了围护结构单一变形模式下,土体参数对土压力的影响。

Ti-15-3 钛合金超塑性最佳变形模式的研究

介绍了Ｔｉ－１５－３钛合金在等速和应变速率循环两种变形模式下的超塑性能，进而探讨它的最佳变形模式计算机优化的原理和实验方法。实验结果表明，未经细化处理的Ｔｉ－１５－３钛合金在应变速率循环的变形模式下具有比常规变形模式更显著的超塑性，而通过计算机优化可以进一步挖掘材料的潜力，获得更为优良的超塑性。