基于塑性损伤模型的坝基深埋混凝土防渗墙力学行为研究

深厚覆盖层中的防渗墙在多荷载共同作用下易产生较大变形,极端情况下甚至会出现严重损伤或开裂。为探讨不同防渗墙材料性能对其变形及损伤的影响,基于Lee-Fenves塑性理论,建立了坝基深埋混凝土防渗墙塑性损伤模型,揭示了防渗墙损伤规律及机理,并以新疆某土石坝设置的186 m深防渗墙为例,研究了5种弹性模量和3种泊松比对防渗墙墙体竖向位移、向下游水平位移及损伤分布的影响。结果表明,防渗墙的损伤主要集中于墙体与基岩接触区域;弹性模量对防渗墙的竖向位移、应力及损伤影响显著;泊松比仅对防渗墙的位移及应力状态有轻微影响,但对墙体损伤情况无显著影响。研究结果可为同类工程中防渗墙的前期设计及后期维护提供支撑。

RPC应力-应变曲线系数与塑性损伤因子无量纲化计算模型研究

为了方便活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)等效矩形应力图系数与塑性损伤因子的计算与取值,对RPC应力-应变曲线系数与塑性损伤因子的计算模型进行了理论研究。通过对现有的计算方法进行无量纲化转化,推导了决定计算模型的四个原函数条件;对一个实际的应力-应变关系进行了计算,将得到的结果进行了分析;并对受弯矩形梁非极限状态下截面内力和力矩的推定计算进行了演示。针对应力-应变关系式含有非整次有理分式的情况提出了曲线拟合方法;研究了拟合次数、拟合区间和拟合函数类型对拟合精度与稳定性的影响。比较了4种典型的RPC本构模型在同种材料下的应力-应变曲线系数与损伤因子取值模型曲线,结果显示:拟合曲线得到的取值模型与其他原始曲线得到的取值模型在曲线上具有较高的相似度,证明了曲线拟合方法的准确可靠性;最后给出了一种RPC受压应力-应变曲线系数与塑性损伤因子无量纲化取值模型。

混凝土塑性损伤模型参数计算方法研究

ABAQUS中的混凝土塑性损伤CDP(Concrete damaged plasticity)模型的参数输入较多,且标定和验证过程比较复杂,模型参数的准确性直接影响数值模拟结果的可靠性。为提高数值模拟的效率和可靠性,本文使用MATLAB代码开发了一个高效的CDP模型参数求解器,该求解器包含了断裂能概念,能够自动校对不同混凝土强度f cu和有限元网格尺寸l eq下的模型参数。通过两组基准模拟(不同网格下的单轴拉伸模拟,单轴循环拉伸和压缩模拟)检验了求解器的可行性。最后,将求解器应用于单调和循环加载下的钢筋混凝土RC(Reinforced concrete)构件数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好,验证了CDP模型参数求解器的准确性。该研究可为工程结构模拟提供有力支持。

低周疲劳下对接焊缝累积塑性损伤的金属磁记忆表征研究

地震载荷下的钢构件,因低周疲劳所致的塑性损伤累积而诱发严重的断裂破坏。金属磁记忆作为一种新兴无损检测技术,已被证明可用于钢构件的疲劳损伤表征。为改善既有力-磁耦合理论及数值模拟方法的局限性,实现焊接件塑性损伤的无损评估,本文利用磁记忆技术对低周疲劳下对接焊缝的累积塑性损伤进行了表征分析。针对焊接构件的非均匀磁化问题,基于既有理论模型并改进模拟方法,实现了低周疲劳下焊接件的力-磁耦合有限元模拟。同时,通过Q345qC焊接件的低周疲劳及磁信号检测实验,分析了法向磁信号H_(SF)(z)及其特征参数的变化规律,由对比实验与模拟结果可以发现,磁信号曲线在焊接位置均出现明显的突变现象,磁信号峰-谷梯度K_(p-v)随累积塑性损伤D的增大均呈指数递减,二者平均误差不超过5%,证明了模拟方法的准确性。在此基础上,建立了低周疲劳下焊接件K_(p-v)与D的量化关系,验证了磁信号峰-谷梯度具有表征钢材塑性累积损伤程度的潜在可能,可为定量评价焊接试件的塑性损伤提供参考。

基于非局部增强塑性损伤微平面模型的装配式梁柱节点力学性能研究

装配式结构梁柱节点是影响结构力学性能的关键部位,为深入全面地探究其非线性力学行为,基于非局部增强塑性损伤微平面模型,运用ANSYS有限元程序,考虑新旧混凝土结合面等构造措施,建立精细化有限元计算模型,以相关试验为基础,比较验证了所建有限元模型的可靠性。并以后浇区混凝土强度等级、轴压比、梁上部纵筋配筋率为参数,考察其对装配式节点承载力及延性的影响。结果表明:节点承载力随后浇区混凝土强度等级、轴压比、梁上部纵筋配筋率的增大而增大;节点延性随后浇区混凝土强度等级、梁上部纵筋配筋率的增大而增大,轴压比则对其影响较小。为装配式结构梁柱节点的设计和应用提供了理论依据和参考。

泡沫混凝土弹塑性损伤模型在组合式防护结构中的应用

为了将新型泡沫混凝土动态弹塑性损伤模型应用到防护结构中,首先开展组合式防护结构预制孔装药爆炸试验;随后利用新泡沫混凝土材料模型对试验进行数值模拟验证,并将新模型的模拟结果与LS-DYNA中Soil and Foam模型的模拟结果进行对比;最后,基于验证的数值模型,开展以梯度泡沫混凝土作为分配层的组合式防护结构预制孔装药爆炸的数值模拟,探讨梯度泡沫混凝土层界面层数和排列方式对组合式防护结构抗爆性能的影响。结果表明,新泡沫混凝土材料模型的模拟结果与试验结果吻合良好,与Soil and Foam模型相比,新模型在应力波传播和损伤破坏方面预测更好,泡沫混凝土层界面层数和排列方式对作用在主体结构上的应力以及分配层的损伤破坏情况有一定的影响。

冻风积土的塑性损伤阈值及演化规律

为了获取冻风积土在循环逐级加载过程中发生的动力损伤特征,通过对不同负温、围压及振动频率条件下的冻风积土试样进行动三轴试验,测得其动应力-应变曲线。按照冻风积土发生各向同性损伤及塑性应变增量垂直于屈服面的基本假设,利用塑性势函数F(Y,D,σ)相关联流动法则并按照R-O硬化定律建立了冻风积土加载过程中塑性损伤演化模型(P模型)。利用文中提出的有效应力分析方法对试验所测得总动应变中所包含的累积塑性变形部分进行分离,实现了对P模型中参数拟合的目标;根据一、三主应力对D-P屈服边界进行划分以确定加载过程中弹塑性变形特征。通过分析裂隙发展规律研究冻风积土内部塑性损伤演化过程,将累积塑性变形变化率曲线的拐点作为冻风积土发生塑性损伤的阈值,给出了确定初始发生塑性损伤的理论依据。研究结果表明:P模型与相关文献模型确定的塑性损伤变量变化规律具有一致性,为冻风积土路基或基础的动力灾害防治研究提供理论基础。

岩盐弹塑性损伤耦合模型研究

岩盐力学模型是进行能源岩盐储存工程稳定性分析的基础,而损伤和塑性机制并存且相互耦合是岩盐力学行为的基本特点。采用云应岩盐,进行了多组围压条件下的三轴压缩试验,分析了不同围压下岩盐的变形特征。在试验分析的基础上,提出了一种能够描述岩盐特性的弹塑性损伤耦合的模型,该模型描述了岩盐损伤的演化和塑性变形的耦合关系,并引入了一种非关联的塑性流动法则来描述岩盐从塑性体积压缩到膨胀的转化。采用该模型对在三轴压缩下的岩盐应力-应变关系进行了模拟分析,并与试验数据进行了对比,结果表明该模型能够较好地描述岩盐的主要力学和变形特性。

三峡船闸高边坡开挖卸荷弹塑性损伤分析

本文建立了断续裂隙岩体的三维弹塑性损伤本构模型，并将该模型应用于三峡船闸高边坡，进行了边坡开挖弹塑性损伤三维非线性有限元计算，获得了一些有益的成果和结论．

水泥土的弹塑性损伤试验研究

首先阐述了损伤理论中损伤变量的定义及其测定 ,并介绍了基本的损伤本构关系。然后通过对水泥土的弹塑性损伤试验 ,探讨了水泥土的损伤机制 ,并得到了一系列损伤关系曲线 ,为建立水泥土的弹塑性损伤模型奠定了基础。

混凝土塑性损伤模型在无砟轨道非线性分析中的应用

为满足无砟轨道非线性损伤分析及长期服役性能研究的需求,基于混凝土塑性损伤本构理论和CA砂浆劈裂抗拉试验结果,建立可考虑无砟轨道各组成结构材料非线性损伤的有限元分析模型。主要考虑温度和列车荷载作用,对比分析塑性损伤模型与线弹性模型对计算结果的影响。结果表明:当无砟轨道结构的受力变形较小时,非线性塑性损伤模型与线弹性模型的计算结果相差不大;当无砟轨道升温幅度超过30℃、正温度梯度超过60℃/m或列车荷载大于225kN时,两种模型的计算结果开始产生差异且随着荷载的增大而不断扩大。配筋的塑性损伤模型与现场实际结构和材料属性较为相符,可为无砟轨道非线性分析、塑性变形及损伤累积效应分析、长期服役性能研究等提供参考。

岩土材料弹塑性损伤模型及变形局部化分析

常规的弹塑性模型由于没有考虑到损伤和塑性的耦合作用,难以模拟破坏时由于内部损伤的累积导致的变形局部化剪切带的形成过程,因而,不能很好地反映实际结构的细观破坏机理。作者采用一种宏细观结合的思路,基于细观损伤力学提出了一个适用于岩土材料弹塑性损伤模型,研究均质材料在外部环境作用下由于损伤和塑性的耦合导致的局部化剪切带的形成过程。对基体材料服从 Drucker-Prager 准则的球形孔洞体胞单元提出了一个塑性损伤屈服面,为了反映岩土材料在拉应力和压应力作用下不同的孔洞形成机理,分别采用了球形拉应力和塑性应变的成核机制来建立孔隙率的演化方程,根据塑性损伤屈服面和孔隙率的演化方程,导出了关联流动法则下的岩土材料塑性损伤本构方程。将笔者提出的岩土材料弹塑性损伤模型,通过用户子程序嵌入到大型商业有限元软件MRAC中。为了研究塑性和损伤的耦合作用,分别采用Gurson弹塑性损伤模型和Mises弹塑性模型,对Tvergaard关于自由表面有周期性分布微小形状缺陷的半无限大板在平面应变拉伸作用下剪切带的形成进行了数值模拟,计算结果表明弹塑性损伤本构模型在模拟变形局部化方面具有明显的优势。采用作者提出的岩土材料弹塑性损伤模型,对平面应力条件下有一个缺陷单元的均质岩土材料单轴受压试?

混凝土重力坝动力弹塑性损伤安全评价

本文利用能考虑混凝土软化并可反映实际损伤耗散的模型,对结构进行动力损伤分析,用损伤量这一表明材料或结构渐进破坏的指标,并结合结构应力重分布,对大坝进行地震安全评价。对Koyna坝动力弹塑性损伤分析结果表明,大坝的最大拉应力、最大压应力和损伤分布与Koyna大坝实际破坏情况大致相符,验证了计算模型的有效性。将其应用于三峡大坝的一个非溢流断面,得到地震作用下的弹塑性损伤响应,并据此评价大坝结构的安全性能和超载潜能。研究表明,利用损伤力学进行混凝土重力坝安全评价将取得较合理的结果,损伤是除应力之外对结构安全评判的可信指标。

塑性损伤的发展与应用

本文介绍了塑性损伤的机制和建立塑性损伤模型的一般方法;系统地分析比较了基于连续介质力学、细观力学、连续损伤力学等多种损伤理论,推导了它们之间的内在联系;综述了三轴度、应变路径、组织等对塑性损伤的影响,重点阐述了损伤-塑性流变的耦合分析;还介绍了电阻测量、统计与定量表征、有限元等塑性损伤的分析方法;并且分析了目前塑性损伤研究中存在的问题,同时指明了发展方向。

抑郁症海马神经可塑性损伤机制探讨及丹栀逍遥散调控作用的研究进展

抑郁症的发病机制是相关领域的研究热点,目前研究从传统的单胺假说逐渐转向神经可塑性假说,认为抑郁症的发生是由于神经可塑性介导的神经网络对外界刺激产生了适应性的改变。脑源性神经营养因子(BDNF)是神经可塑性的重要调节因子,与抑郁症的发生也有密切关系。而冷休克蛋白对神经可塑性具有一定的保护作用,为抑郁症的发病机理提供了新的研究思路。本文对抑郁症的发生机制进行了新的探讨,并综述了近年有关抑郁症海马神经可塑性损伤机制的研究进展和中医药复方丹栀逍遥散治疗抑郁症的研究进展,为临床有效治疗抑郁症开辟新道路。

基于混凝土塑性损伤模型的轨道板损伤规律

基于混凝土塑性损伤模型,建立CRTSⅠ型轨道板损伤分布计算模型,将Tekscan传感器测得的钢轨支点压力作为荷载输入,以轨道板竖向位移及拉伸损伤因子作为评价指标,分析客货共线条件下水泥乳化沥青(CA)砂浆离缝状态时锚穴周边轨道板上表面混凝土的内部损伤规律.结果表明:随着离缝长度的不断扩展,损伤产生及完全损伤的临界离缝高度均逐渐变小;当离缝长度扩展至第2、3锚穴时,客车荷载下损伤产生的临界离缝高度分别约为0.8、1.0mm,货车荷载下约为0.5、0.8mm;一旦超出损伤产生的临界离缝高度,由于轨道板损伤的发展,轨道结构整体抗弯刚度迅速降低导致板端竖向位移迅速增大;对于客车荷载,当离缝扩展至第3锚穴且高度大于1.0mm后,CA砂浆形成脱空,板端位移不再增长,对于货车荷载,当离缝扩展至第3锚穴且高度大于1.3mm后,由于二次损伤带的产生,板端竖向位移随离缝高度的增大迅速增大.

饱和和非饱和介质的弹塑性损伤模型

针对饱和和非饱和工程材料变形和强度特点，给出了一个具体的弹塑性损伤本构方程，该本构方程可以描述材料性质的劣化过程（即损伤和软化）以及饱和程度对材料变形强度特性的影响．此外，还讨论了该弹塑性损伤本构方程的有限元实施方法，编制了专用的有限元程序．对常规三轴试件进行了有限元分析。

非均质热弹塑性损伤模型及其在油页岩地下开发热破裂分析中的应用

地下加热开发油页岩面临着储层渗透性极低或不渗透的难题,在油页岩层各井间形成渗透带关系到油页岩地下开发的成败,油页岩加热过程中的热力和化学作用是形成渗透带的重要条件。针对油页岩地下开发存在的上述问题,首先建立油页岩非均质热弹塑性损伤模型;然后较系统地给出确定损伤变量的方法,并将热膨胀系数、热传导性、比热、弹性模量、抗拉压强度等材料参数作为满足Weibull分布的随机变量,利用Matlab和Monte Carlo方法实现数值计算物性参数的随机赋值,对油页岩地下开发加热过程中热力破坏问题进行数值模拟。研究结果表明:组成油页岩各种矿物颗粒热膨胀和弹塑性性质的不同及其分布的随机性,导致油页岩加热过程中温度场、变形场和应力场的非均匀性,使得油页岩颗粒间变形不协调和油页岩热解产物释放引起油页岩材料与结构性能发生不可逆的劣化损伤,这是油页岩发生热破裂的主要原因;热传导方式加热油页岩,温度的传递比较缓慢,加热井和生产井的间距不宜过大,对油页岩储层性质存在差异时,注热井应选择较高热导率的区段;油页岩的层理对油页岩地下原位开发形成渗透带至关重要,油页岩达到热解温度会产生附加的膨胀力,首先在层理处开裂,应充分利用油页岩层理赋存条件改造其渗透性。

混凝土弹塑性损伤帽盖模型参数确定研究

基于连续损伤力学和塑性力学理论形成的弹塑性损伤帽盖模型是一个高级混凝土本构关系模型,但模型涉及的参数过多却给运用造成了不便。对模型参数进行详细解释基础上,采用已有的混凝土材料试验数据给出了其子午线强度参数、帽盖参数、脆性损伤和延性损伤参数取值,大大方便了工程运用。最后以单轴拉伸和单轴压缩为例数值演示了模型基本力学特性。

水泥加固土的弹塑性损伤模型

水泥加固土作为一种弹塑性介质,但很难用通常的弹塑性模型来描述。本文通过对水泥加固土的损伤试验得到的一系列损伤关系曲线的分析,分别推导建立了水泥加固土的弹性与损伤、塑性与损伤本构关系并首次建立了水泥加固土的弹塑性损伤模型。通过与损伤试验结果的对比,证明了本文所建立的水泥加固土的弹塑性损伤模型是合理的。