地震作用下道路排水结构增量循环累积应变分析

分析地震作用下道路排水结构增量循环累积应变特征,提高道路排水结构的抗震能力,提出地震作用下道路排水结构增量循环累积应变分析模型。构建地震作用下道路排水结构的动荷载监测模型,重构应变传感器力学特征,积累大量的道路排水结构应变力学监测数据,提取排水结构增量循环累积应变的统计特征量,优化排水结构增量循环累积应变分析,采用经验模态分解法进行道路排水结构增量循环累积应变特征分解,根据特征分布的差异性进行地震作用下道路排水结构增量循环累积应变监测和动态模拟。仿真结果表明,采用该方法进行地震作用下道路排水结构增量循环累积应变分析的准确性较高,对应变特征的自适应性较好,提高了增量循环累积应变监测和动态评估能力。

长期循环荷载作用下泥炭质土累积变形简化计算方法研究

交通荷载作用下软土地基附加变形预测中,人们往往关心的是地基的长期累积变形量,而非每一次循环过程中的变形情况。为此,考虑到长期循环荷载作用下土体累积残余变形发展规律与静荷载下土体蠕变变形相似的特点,将循环荷载作用次数等效为时间度量单位,引入蠕变计算理论中的蠕变势函数,结合不排水条件下土体循环累积偏应变经验模型,并基于临界状态理论,建立了可描述土体三维循环累积变形的简化计算方法。利用隐式回退应力积分算法,建立了土体循环累积变形计算数值模型,并基于Abaqus二次开发接口,编制了UMAT子程序。利用该方法对昆明泥炭质土不排水循环三轴试验结果以及地铁荷载下泥炭质土地基的长期变形进行了模拟,验证了该方法的有效性以及数值稳定性。

软土循环扭剪应力应变响应的弹塑性分析

为了分析笔者提出的增量弹塑性模型对描述一般应力状态土单元循环应力应变响应的适用性,进行了软土不排水循环三轴压缩试验与无初始轴向偏应力的循环扭剪试验,得到了两种应力状态土单元的循环应力应变响应。进而依据循环三轴压缩试验结果确定模型参数,再利用模型预测软黏土循环扭剪试验土单元的应力应变响应,并与试验结果进行对比分析。结果表明,预测出的无轴向静偏应力作用的循环扭剪土单元环向剪应力应变滞回曲线与试验结果相比偏小,但是总变化趋势与试验结果较为一致;预测出的循环扭剪土单元环向累积剪应变随循环次数的变化与试验结果基本一致。研究工作表明,该增量弹塑性模型能够较好描述不同应力状态土单元的不排水循环应力应变响应,特别是循环累积应变响应。

原状海滩粘土不固结不排水循环特性

通过循环三轴试验 ,研究了沿海滩涂浅层粘土的不固结不排水循水特性 ;依据试验结果分析 ,提出了描述循环累积应变变化的合理方式 ,从而把变形与强度的变化统一表示出来 ;分析了实际问题中累积应变对土单元静应力状态的影响 。

地铁循环荷载作用下上海软土地基长期沉降计算

为准确预测地铁循环荷载作用下上海软土地基的长期沉降,建立基于边界面本构的ABAQUS轨道-隧道-地基三维有限元模型,分析了首次加载后隧道地基的沉降随土层深度和距隧道中心水平距离的变化规律,以及车速对沉降分布的影响;在此基础上,提取ABAQUS模拟的动应力分布,采用改进的K0固结条件下软黏土塑性累积应变计算公式,结合分层总和与固结理论,预测上海地铁1号线人民广场区段隧道的长期沉降,并与实测结果进行对比。结果表明:首次加载后,不同深度各测点距荷载作用位置越近,沉降轮轨分布越明显,残余沉降越大;随水平距离变化存在振动放大区,在3.5倍隧道直径范围外,残余沉降基本为0。改进的软黏土塑性累积应变模型能够更好反映偏压固结条件下循环加载轴向塑性累积应变的发展规律。但是,因不能考虑周围环境的影响,预测的长期沉降结果接近并略小于实测值。

考虑主应力轴偏转角影响的饱和软粘土路基长期沉降分析

基于循环三轴试验基础上的交通荷载路基沉降计算模型未能反映主应力轴偏转现象,而建立在不同围压的饱和软粘土恒定主应力轴偏转角的不排水循环加载试验基础上的循环累应变显式模型、累积孔压显式模型能考虑主应力轴偏转的现象。基于拟静力有限元计算、恒定主应力轴偏转角循环累积塑性变形及累积孔压显式模型相结合的思路,提出了考虑主应力轴偏转角影响的交通荷载作用下软土地基长期运营沉降的实用分析方法,并应用于高速公路工程的长期沉降预测。

高速列车钢轨硌伤致损机理有限元分析

钢轨长时间暴露在自然环境中,经常受到硬物撞击,表面出现不同形状的硌伤,在局部区域出现应力集中,影响钢轨应力分布,严重时引发轮轨滚动接触疲劳,威胁铁路的行车安全。利用有限元软件ABAQUS建立含不同尺寸初始硌伤形状的钢轨模型,研究硌伤对钢轨残余应力、塑性应变累积和裂纹扩展的影响。结果表明,硌伤坑边缘隆起,出现拉应力状态,残余应力呈环形分布,最大等效塑性应变总是出现在硌伤坑底部;循环载荷作用下,塑性应变累积的速率较小,沿加载方向的硌伤坑形貌明显变宽;在不同初始裂纹方向下,轨头的裂纹扩展可分为沿坑壁横向扩展、沿深度纵向扩展、横向和纵向混合扩展3类;对于圆锥形、球形、楔形硌伤,60°初始裂纹扩展速率最快;3种硌伤形貌中,圆锥形硌伤最危险。

Effect of microvoids on microplasticity behavior of dual-phase titanium alloy under high cyclic loading(Ⅰ):Crystal plasticity analysis

A crystal plasticity finite element(CPFE)model was established and 2D simulations were carried out to study the relationship between microvoids and the microplasticity deformation behavior of the dual-phase titanium alloy under high cyclic loading.Results show that geometrically necessary dislocations(GND)tend to accumulate around the microvoids,leading to an increment of average GND density.The influence of curvature in the tip plastic zone(TPZ)on GND density is greater than that of the size of the microvoid.As the curvature in TPZ and the size of the microvoid increase,the cumulative shear strain(CSS)in the primaryα,secondaryα,andβphases increases.Shear deformation in the prismatic slip system is dominant in the primaryαphase.As the distance between the microvoids increases,the interactive influence of the microvoids on the cumulative shear strain decreases.