基于混凝土损伤塑性模型的弯曲损伤RC/PC桥梁动力学特性研究

基于混凝土损伤塑性模型,通过数值模拟研究了带有弯曲损伤的RC/PC桥梁动力学特性的退化情况.首先,提出了适用于RC/PC桥梁非线性振动分析的数值模型构建方法.其次,通过RC简支梁受弯破坏试验,将试验结果与数值模拟结果进行比较,验证了数值模型的准确性.最后,基于厦门快速公交系统中某一联三跨PC连续梁桥建立了三维有限元模型,研究其在不同弯曲损伤程度下前三阶频率和振型的变化情况.结果表明,带有弯曲损伤的RC/PC桥梁的动力学特性会随着损伤程度的增加而呈现不同程度的改变.带有混凝土裂缝的桥梁的微幅振动仍然是线性的,然而随着振幅的增大频率开始降低,使振动呈现出非线性.此外,当裂缝闭合时,前三阶自振频率与振型变化不明显,难以用于识别弯曲损伤;当裂缝张开时,前三阶自振频率与振型出现明显变化,可作为损伤检测指标来识别损伤.

基于晶体塑性模型的304不锈钢疲劳寿命预测

基于晶体塑性理论生成的多晶体代表性单元,通过模拟拉伸试验获得具有宏观性能的晶体塑性材料参数;采用累积塑性应变作为疲劳指示因子进行疲劳寿命预测。结果表明:通过疲劳指示因子预测的疲劳寿命在试验获得的疲劳寿命的±2倍误差范围之内,模拟结果在可接受范围之内。

基于粘弹塑性模型的高边坡蠕变分析

文章基于Burgers蠕变模型与带拉伸截止限的Mohr-Coulomb塑性屈服准则组合而成的复合粘弹塑性模型--Cvisc模型,建立某水库大坝左坝肩高边坡的三维边坡有限差分法分析模型。分析某蠕变体边坡长期蠕变的变形监测资料,并反演分析得到计算模型各岩层蠕变参数,据此研究蠕变体边坡的变形,为边坡的加固处理提供基础资料和参考依据。

利用黏-弹-塑性模型对磁流变阻尼器动力学性能预测与分析

为了建模合适的参数模型来描述阻尼器的动态输出特性,发挥磁流变阻尼器工程应用中的半主动控制优势。本文的研究在激励频率和振幅为5 Hz和10 mm条件下,利用振动系统测试磁流变阻尼器在不同激励电流下得到动态输出特性,在此基础上利用黏-弹-塑性参数模型,采用果蝇优化算法对所有电流下的实测结果进行预测并对其结果展开分析讨论。研究结果表明该阻尼器的输出力能够跟随外部位移随时间变化情况;阻尼力随激励电流增大表现出先缓慢增大后显著增大的特性,这表明该阻尼器具有依赖输入电流的可控性,为实现工程应用中的半主动控制提供条件。并讨论了产生这种现象的原因在于不同电流下颗粒于基体间的相互作用。预测结果表明利用果蝇优化算法,黏-弹-塑性参数模型能够很好的描述实测结果。

基于亚塑性模型的砂土直剪试验研究

介绍具有独特建模思想的Gudehus-Bauer亚塑性模型理论,该模型以非线性张量为基础,自动隐含弹塑性理论中的屈服面、塑性势、流动法则、硬化定律等概念和假设。基于Gudehus-Bauer亚塑性理论,对直剪试验进行合理假设,建立砂土直剪试验的数值模型,并对不同初始孔隙比下砂土的直剪试验进行数值模拟,验证了该模型的适用性。通过直剪试验的数值模拟研究发现,Gudehus-Bauer亚塑性数值模型不仅能分析不同孔隙比砂土的非弹性、非线性及剪胀(剪缩)等力学特性,而且能很好地反映砂土在循环受力状态下的应力应变演化规律。

基于弹塑性模型的某舰炮抽壳力仿真计算

舰炮射击后药筒贴膛力对抽壳初速存在重要影响,贴膛过程药筒表现出弹塑性大变形特性,且沿口部至底部贴膛极不均匀,简化的二维模型及薄壁圆筒解析模型已经不能满足定量的分析需求。建立了基于弹塑性抽壳过程动力学仿真模型,采用Johnson-Cook本构模型描述药筒弹塑性大变形行为,通过仿真计算获取药筒及炮膛动态应力应变、接触力及摩擦力等参量,分析了药筒动态贴膛规律及受力特性。仿真结果表明,舰炮射击过程药筒经历贴闩、径向自由膨胀至贴膛、贴膛后与炮膛协同变形及回弹至平衡态四个阶段,平衡状态后抽壳阻力不再变化,保持在13320N左右,抽筒子作用于药筒后抽壳初速最高达到18.9m/s,该抽壳初速满足了舰炮高速连发的设计性能要求。

一种状态变量相关的非饱和接触面弹塑性模型及验证

为研究非饱和土与结构的接触问题,基于状态相关概念和临界状态理论,以净法向应力和吸力为应力状态变量,在考虑吸力对屈服函数、流动法则和硬化定律等影响下,建立了非饱和土-结构接触面的弹塑性模型。通过砂土-钢和砂土-土工织物两种接触面的剪切试验结果,对模型的可靠性进行了验证。结果表明:该模型可描述不同初始状态的土-结构接触面力学行为,还能预测不同边界条件下(常法压、常刚度和常体积)接触面的剪应力、法向位移和应力路径变化。在此基础上,对不同吸力下的非饱和粉土-钢和风化花岗岩土(CDG)-混凝土接触面的剪切结果进行预测,发现随着吸力的增大,接触面峰值强度增大,应变软化和剪胀特征愈加明显,且由剪缩到剪胀转换的相变点所对应剪切位移减小。与已有模型相比,该模型参数更容易确定,计算的峰值强度和临界应力更接近实测值,且能反映峰值强度对应剪切位移随吸力减小的趋势,说明该模型能更好地考虑吸力对接触面峰值强度、临界状态和硬化特征的影响。

基于弹塑性模型参数反演的高土石坝地震响应预测

合理准确描述堆石料的力学特性是高土石坝地震响应预测和安全评价的重要前提。以特高心墙坝填筑期变形的监测结果为目标值开展了三维反演分析,获取了反映大坝真实状态的坝料广义塑性模型和邓肯张E-B模型的参数,探讨了两种本构模型描述高土石坝变形的精度,随后采用反演的广义塑性模型参数开展了高土石坝的地震响应预测及安全评价。结果表明:目前反演分析常用的邓肯张E-B模型无法兼顾竖向和水平变形,且反演参数无法用于动力分析;静动统一的广义塑性模型计算的竖向和水平位移均与实测结果吻合良好,并可直接用于大坝的动力响应预测。所建立的一整套基于弹塑性模型参数反演的高土石坝地震响应预测分析方法,可为高土石坝的安全评价和风险预警提供可靠的技术支撑。

混凝土损伤塑性模型参数选取及应用

针对ABAQUS(有限元分析软件)的CDP模型(混凝土损伤塑性模型)的参数选取问题,结合袁迎曙的试验结果,对CDP模型的黏性系数、剪胀角以及计算方法的选取展开探讨。结果表明:1)黏性系数取0.001时具有良好的计算精度和收敛性;2)剪胀角取36°左右时,计算结果与试验结果最为吻合;3)对于CDP模型的钢筋混凝土,不适合采用Risk法(弧长法)进行计算,而应采用“Static,General”法(一般静力学法)。参数建议值的计算结果较好地反应出钢筋混凝土梁损伤开裂破坏的过程,可为港口码头等工程钢筋混凝土构件力学性能的研究提供参考。

晶体塑性模型及其在金属疲劳寿命预测中的应用

作为细观尺度上描述各向异性非均质材料塑性变形行为的重要方法,晶体塑性模型能够基于晶体材料的微观组织结构预测其宏观力学性能,在航空航天金属的力学性能设计及评估中展现出应用前景。本文总结了晶体塑性模型的发展历程和不同变种,从流动准则、硬化模型和内部状态变量演化3个角度对比分析了唯象晶体塑性模型与基于物理机制的晶体塑性模型的特点与差异;然后介绍了基于疲劳指示参数和寿命评估准则的晶体塑性有限元在金属疲劳寿命预测领域的应用尝试,以航空航天常用金属疲劳裂纹萌生寿命预测为例,给出了部分应用实例表明不同模型的预测能力和适用性;最后展望了晶体塑性模型和应用的未来发展趋势和有待加强的研究方向。

基于幂强化-理想塑性模型的深埋圆形水工衬砌隧洞弹塑性解

为了求解围岩与衬砌相互作用体系下深埋圆形水工衬砌隧洞的应力和位移,首先假定围岩采用幂强化-理想塑性模型,衬砌采用理想弹性模型,然后考虑渗流影响和主应力顺序,推导了施工期和运行期两种工况下深埋圆形水工衬砌隧洞的弹塑性解,最后探讨了围岩与衬砌渗透系数比、幂强化参数、屈服准则三个参数对塑性区半径、切向应力和位移的影响。研究结果表明:围岩与衬砌渗透系数比对施工期切向应力、施工期和运行期塑性区半径影响非常显著;幂强化参数对施工期、运行期的位移和塑性区半径影响比较显著;不同的屈服准则对施工期、运行期塑性区切向应力和塑性区半径影响比较显著。考虑围岩与衬砌的相互作用更接近于工程实际。

ABAQUS混凝土损伤塑性模型的静力性能分析

为评估ABAQUS有限元软件中混凝土损伤塑性模型分析混凝土材料和构件静力性能的能力,用该模型对混凝土材料单轴、双轴应力状态下力学性能以及构件的抗弯、抗剪性能进行模拟,并与试验结果进行对比分析。结果表明,混凝土损伤塑性模型可以较为精确地模拟单轴受压、单轴受拉、双轴受压以及双轴受拉状态下混凝土材料的力学性能,能较好地反映双轴应力状态下的材料破坏包络线,也能较好地预测钢筋混凝土构件的抗弯和抗剪性能及其破坏特征,但不能很好地描述双轴拉压应力状态下混凝土材料的力学性能,也不能反映材料的体积应变发展变化规律。

岩石粘弹塑性模型的研究

根据岩石粘聚力在流变中的作用提出了新的流变机理,建立了新的一维粘弹塑性本构模型,推导了相应的一维蠕变本构关系和相应的一维松弛本构关系,并对蠕变实验结果进行了模拟,结果表明该模型能够反映岩石流变的全过程和模拟岩石蠕变中的第三蠕变,可以避免建模中的模型识别过程,反映岩石流变的机理,物理意义明确,适用范围广。实验证明该模型是合理的。

门架式双排抗滑桩的弹塑性模型与计算分析

门架式双排抗滑桩的计算模型大部分将桩排间岩土体视为弹性材料,而岩土体为弹塑性材料,使得抗滑桩内力、位移计算结果与实际情况相差较大。假设桩排间岩土体为弹塑性材料,提出一种弹塑性计算模型,该模型将桩排间岩土体看作线弹性单元和塑性单元的组合,根据结构力学知识、土的本构关系和数值分析方法建立一种计算前后排抗滑桩内力的计算方法。首先,由已知的桩顶位移,并结合结构力学位移法求出桩间土总应力。根据Lade-Duncan模型导出这两个单元的基本参数,然后,结合数值分析方法计算出抗滑桩的内力,最后,结合工程实例,运用ANSYS有限元软件进行计算分析,得出门架式双排抗滑桩的内力图。对比监测数据和弹性模型计算结果表明,弹塑性模型的计算结果比弹性模型更加接近监测值。

粗粒料广义塑性模型对不同应力路径适应性研究

结合两种不同岩性的粗粒料在等σ1、等σ3、等p以及等应力比应力路径下的大型三轴试验和侧限压缩试验成果,研究了粗粒料广义塑性模型对不同应力路径的适应性.结果表明:广义塑性模型很好地反映了粗粒料变形的应力路径相关性.同时根据Roadford坝坝料的三轴试验结果得到的模型参数,对大坝进行了有限元数值模拟,计算得到的大坝填筑后的变形与实际监测结果吻合较好.表明广义塑性模型也能较好地反映土石坝施工期应力路径对坝体变形的影响.

砂土多机构边界面塑性模型及其试验验证

根据Iai多重剪切机构塑性模型及边界面塑性模型的特点,建立了一个砂土多机构边界面塑性模型。该模型将土复杂的变形机理分解为体积机理和一系列简单的剪切机理。用边界面弹塑性模型模拟多重剪切机构塑性模型中虚拟单剪机构,避免了Iai多重剪切机构塑性模型在利用修正Masing准则模拟虚拟单剪应力-应变关系时确定比例参数的复杂性。根据大量试验资料,建立了液化面参数与归一累积剪切功的关系,能够用较少的参数很好地建立有效应力路径。由于多重机理的特性,该模型能够模拟复杂荷载作用下主应力轴偏转的影响。试验结果表明,应用该模型的计算结果与试验结果有较好的一致性。

井壁稳定的弹塑性模型及其应用

建立了直井在均匀水平地应力作用下的弹塑性模型 ,并推导了坍塌压力、破裂压力的计算公式。在此基础上编制了井壁稳定弹塑性分析软件 ,并在江苏油田盐城地区盐城 3井中进行了初步应用 ,结果表明 ,地层坍塌压力的预测结果与现场实际非常一致。

三维弹塑性模型在路堤软基固结分析中应用

针对基于SMP准则改进的剑桥模型(MCC-SMP),采用弹性预测和塑性修正两阶段的回映算法,给出了应力更新算法,根据其算法编制了非线性有限元子程序,进行了三轴压缩、三轴伸长及平面应变等单元试验问题的数值模拟,通过数值分析和试验结果的对比,验证了子程序的精度;采用该本构模型,对澳大利亚某试验段路堤软土地基固结进行了三维有限元分析,重点分析和对比了孔压、沉降及水平位移的变化规律。

初始应力各向异性土的弹塑性模型

剑桥模型沿球应力轴 ( p轴 )等向塑性体变硬化 ;在日本广泛采用的关口—太田模型沿初始固结线 (K0 线 )不等向塑性体变硬化。三轴试验数据表明 :自K0 状态向伸长方向剪切时 ,前者方法计算的体积应变偏小 ,而后者方法计算的体积应变偏大。作者提出一种介于上述两者之间、考虑初始应力各向异性 (如K0 固结 )的不等向塑性体变硬化弹塑性模型。为了使模型在三维应力下较好地反映土的强度和变形特性 ,模型的剪切屈服准则使用SMP准则。模型的土性参数与剑桥模型一样 ,其预测值与粘土实测值的比较表明 ,提出的模型是简单合理的 。

岩体弹塑性模型力学参数对位移的影响度研究

弹塑性位移反分析可归结为对一个极值问题的优化求解。但在求解该极值问题前,须先确定其目标函数的影响因素,即确定弹塑性位移反分析问题的可反演参数。采用连续介质快速拉氏分析(FLAC)对地下采场进行数值模拟计算,采用正交试验设计法确定模拟计算方案,采用数理统计分析法研究岩体弹塑性模型力学参数对地下采场顶板中点坚向位移及侧帮中点水平位移的影响度,建立了影响度评价方法,确定了弹塑性位移反分析问题的可反演参数。