深厚覆盖层上土石坝混凝土防渗墙损伤分析及性能评价

混凝土防渗墙是覆盖层上土石坝坝基关键防渗结构,坝基防渗墙失效使得大坝不能正常运行,甚至导致灾难发生。为此,建立了有限元—比例边界元耦合的深厚覆盖层上土石坝防渗墙的跨尺度精细化分析模型,采用损伤分析和破损后防渗功能目标评价的精细化分析方法,研究了混凝土防渗墙的受力致损机理,量化了对防渗性能的影响。结果表明,基岩支撑作用使防渗墙底部出现近似垂直方向的高压应力;防渗墙与基岩不规则位置相交的局部区域变形受限,可能出现高应力甚至损伤破坏,为薄弱区域;传统方法计算的防渗墙拉应力达11 MPa,远超材料强度,结果失真难以合理评价防渗墙安全性;损伤和渗流分析计算的防渗墙最大拉损伤因子为0.7,坝基渗流量仅增加125 m^(3)/d(9.11%),防渗功能可满足要求。

基于柔度法纤维梁柱单元的钢筋混凝土柱地震损伤分析

为高效准确地模拟钢筋混凝土柱的地震损伤过程,将混凝土和钢筋单轴损伤本构模型与基于柔度法的纤维梁柱单元模型相结合,建立钢筋混凝土构件地震损伤分析方法。对钢筋混凝土柱的拟静力试验进行模拟分析,发现模拟模型可以较好地模拟构件的刚度和承载力退化过程。对钢筋混凝土柱的双向加载振动台试验进行模拟分析,结果表明模拟模型可以较好地模拟构件的非线性动力行为和损伤分布情况。此外,所建立模型可以有效模拟构件的地震损伤演化过程,描述构件的薄弱部位,且具有较高计算效率和求解精度,可用于地震作用下建筑和桥梁结构倒塌过程分析。

芳纶平纹编织复合材料平板弹道冲击特性及损伤分析

为了研究1000D629T/EPMOLD110芳纶平纹编织复合材料平板抗冲击行为及损伤特性,采用真空辅助树脂灌注成型技术(VARI)和树脂传递模塑成型技术(RTM)加工不同厚度的平板试验件,通过空气炮装置进行弹道冲击试验。同时,基于芳纶平纹编织复合材料基础力学性能试验数据,建立经验证的细观代表体积单元(RVE)模型,通过拟合确定宏观模型的材料本构参数;建立芳纶平纹编织复合材料平板弹道冲击宏观有限元模型,结合CT扫描结果进一步分析其弹道极限特性及损伤形貌等。结果表明:芳纶平纹编织复合材料平板在圆柱弹体冲击试验下的失效模式主要为纤维拉伸断裂、纤维脱出、面外剪切与层间分离等;随着平板厚度增加,其弹道极限相应增加,且与VARI工艺相比,采用RTM工艺可将芳纶平纹编织复合材料平板的抗冲击性能提升5%;芳纶平纹编织复合材料平板宏观模型的弹道冲击仿真结果与试验结果吻合较好,弹道极限误差在1%以内。

基于修正耗散能的水工混凝土损伤分析

能量耗散是混凝土变形破坏的本质属性,以能量研究岩体和混凝土等准脆性材料的破坏是一条可行的途径。然而,现有的以能量定义损伤变量的损伤分析结果与混凝土实际的破坏演变过程并不一致。本文通过建立损伤变量与耗散能之间的新关系,认为导致混凝土损伤的并非是全部耗散能,而是其中的一部分。因此,将耗散能分为两部分,一部分是引起混凝土损伤的耗散能,另一部分是混凝土在荷载作用下功-能转化过程中的其他耗散能。通过引入损伤耗能修正系数λ,定义损伤变量,并根据实测试验曲线确定λ值,建立了损伤演化方程。针对实测试验曲线的损伤分析结果表明,采用该方法计算的损伤演化过程与试验曲线更为吻合。将该方法应用于水工混凝土规范给出的应力应变曲线,揭示了水工混凝土损伤演化过程中损伤变量和等效塑性应变的变化规律,可为开展水工混凝土的损伤分析研究提供可行的途径。

钢筋混凝土网格剪力墙双参数地震损伤模型及损伤分析

为了研究钢筋混凝土网格剪力墙在地震作用下的损伤演化规律,对已有钢筋混凝土构件双参数地震损伤模型进行修正,提出了适用于网格剪力墙的地震损伤模型;利用灰色关联方法,对网格剪力墙试验信息进行分析,确定关键设计参数,给出损伤模型中的组合系数计算公式。研究了剪跨比、轴压比、竖肢宽度和横肢高度等参数对网格墙损伤的影响,得到网格剪力墙主要影响参数与损伤演化的关系。基于所提出的损伤模型,计算了网格剪力墙的损伤指数,根据网格剪力墙构件破坏程度将其划分为基本完好、轻微破坏、中度破坏、严重破坏和倒塌失效5个损伤等级,标定了不同损伤等级的损伤指数区间。

考虑锈蚀钢筋黏结退化的多跨连续梁桥地震损伤分析

以四跨连续梁桥为工程背景,文中建立全桥地震响应数值模型,考虑黏结滑移效应对桥梁的影响。针对不同工况,即是否考虑墩底纵筋的黏结滑移效应,以及考虑墩底锈蚀钢筋的黏结滑移效应,评估桥墩的损伤状态。并研究考虑黏结滑移效应和考虑锈蚀钢筋混凝土黏结滑移效应对在役混凝土桥墩地震响应的影响,探讨对四跨多跨连续梁桥地震损伤的影响。结果显示,在考虑黏结滑移效应和钢筋锈蚀的情况下,桥梁的滞回耗能减弱,损伤程度减轻,但钢筋锈蚀会加剧墩柱的受损程度,导致抗震性能进一步下降。综合分析发现,在纵向地震中,黏结滑移效应对桥墩的影响较大,通过合理的配筋和箍筋布置可以实现纵横向差异化设计,以达到预期的抗震性能。

三维机织复合材料压缩渐进损伤分析与失效机理

采用试验与仿真相结合的方法对三维机织复合材料在压缩载荷下的渐进损伤及失效模式进行了分析。通过对材料开展经纬向压缩试验,获得其应力-应变曲线,并基于材料的细观表征建立细观有限元单胞模型来模拟其应力-应变响应及损伤机理。仿真和试验的对比结果表明,有限元模拟结果与试验结果吻合较好。与沿经向相比,材料沿纬向的压缩模量和强度均更高;纬向压缩载荷下,三维机织复合材料失效的主要原因为纬纱的压溃断裂与基体的开裂;经向压缩载荷下,经纱是弯曲纱,对基体及纬纱产生挤压作用,从而容易导致纱线之间的基体压溃,产生分层开裂。

舰船电力系统损伤分析与重构策略研究

下一代舰船电力系统应具备快速自重构和自愈能力,如何在舰船受到损伤情况下,实现电力系统高韧性运行具有重要意义。本文采用Matlab建立舰船电力系统网络Simulink仿真模型,对电网及设备运行性能进行模拟,采用Java建立JSON文件格式的电网拓扑结构图,采用舰船电网量化性能指标,对电网受损后的运行能力进行整体评估,建立基于遗传算法的电网损伤重构模型,分析舰船电力系统在典型损伤场景下的可重构性。本文研究为提高舰船电力系统的可靠性和韧性建立了基础。

基于振动搅拌钢纤维混凝土的连续梁桥桥墩损伤分析

研究了振动搅拌对钢纤维混凝土的力学性能和疲劳性能的影响,通过数值模拟进一步分析其影响机理,利用ABAQUS建立连续梁桥三维有限元模型,研究了在地震荷载和车辆荷载下,2种搅拌方式钢纤维混凝土连续梁桥桥墩的损伤情况。结果表明:振动搅拌可以提高钢纤维混凝土的抗压、抗拉强度和弹性模量;钢纤维掺量相同时,采用振动搅拌的钢纤维混凝土经抗压、抗拉强度破坏试验后,表面的裂缝更少、更窄,并且混凝土基体中的钢纤维Mises应力分布更加均匀,承受高Mises应力的钢纤维更多;振动搅拌的钢纤维混凝土桥墩在车辆荷载、地震荷载下的压缩损伤范围和压缩损伤极值均较普通搅拌的更小。

圣寿寺唐代砖塔地震响应和损伤分析

为研究圣寿寺塔在地震作用下的响应及损伤机制,对其进行抗震保护,通过有限元软件ABAQUS以分层建模方法建立塔体结构的数值模型,计算了其动力特性。并输入El-Centro波、Taft波和兰州人工波,通过计算塔体地震反应,得到结构的加速度放大系数、层间位移以及层间位移角,分析了结构的地震损伤分布规律。结果表明,塔顶的加速度放大效应最为显著,水平层间位移角值最大,结构上部较早发生塑性变形而开裂破坏。塔底地震损伤明显,首层是结构的薄弱部位,灰缝早于块体发生开裂并逐层向上延伸。塔檐先于塔体发生受拉破坏,破坏区域自塔檐中部向四角蔓延。研究结果为圣寿寺塔的抗震能力评估提供依据,为其抗震保护奠定基础,研究方法可为其他砖石古塔提供参考。

某型导弹雷达车阵面调整系统战场损伤分析技术与应用

综合运用现有的战场损伤分析方法,分析了导弹雷达车阵面调整系统基本功能项目,预测了战场上可能出现的损伤情况,梳理了不同层次损伤影响的逻辑关系,建立了有效定位损伤部位的流程,为获取导弹雷达车战场抢修数据,进一步开展战场抢修研究提供了理论方法参考。

考虑各施工阶段受力影响的连续刚构桥梁地震损伤分析

为研究处于各施工阶段的连续刚构桥梁受力情况的不同在抗震易损性方面的影响,通过研究一座大跨高墩连续刚构桥进一步对该类桥的地震损伤性能进行分析。以Midas/Civil软件建立各施工阶段模型,提取施工阶段的受力情况,并将各阶段受力情况输入Abaqus软件建立的结构模型中,并以等效荷载法提出的适用于连续刚构桥在施工阶段下主梁和主墩的内力等效荷载计算公式验证内力的吻合情况。基于规范反应谱生成10组近断层脉冲型地震动记录,分别输入两组模型,以增量动力分析法对是否考虑施工阶段受力情况的两组模型进行时程分析。曲率延性系数为损伤指标划分损伤状态,基于理论易损性分析方法,加速度峰值作为地震动强度指标,取得主墩墩底、墩顶和墩梁固结处地震易损性曲线。研究结果显示:内力等效荷载计算公式模拟的等效内力与各施工阶段的内力吻合较准确;相同地震动强度不同施工阶段下,墩底、墩顶和墩梁固结处各损伤状态的损伤超越概率均随主梁悬臂长度的增加而增加;不考虑施工阶段桥梁的受力将会低估墩底、墩顶的损伤概率,同时高估墩梁固结处的损伤概率。损伤概率低估量在墩底沿纵桥向最大,且该低估量的大小也与主梁悬臂长度有直接关系,随悬臂长度的增加而增大。

基于WEIBULL分布冻融循环下喷射混凝土的损伤分析

为研究喷射混凝土在冻融循环及单轴受压作用下的损伤分析,依据混凝土损伤力学和热力学理论,同时基于双参数WEIBULL分布概率函数和Lemaitre应变等效原理,建立喷射混凝土在冻融循环作用和单轴受压作用下的损伤本构模型,对36块喷射混凝土试件的冻融循环试验和单轴压缩试验的结果进行分析,讨论各参数对材料的应力应变影响规律,并验证模型的合理性与适用性。

建筑结构裂缝检测与损伤分析技术研究

为探索裂缝检测和损伤分析的创新技术,从而达到高精度和高效率地对裂缝进行检测和分析。该研究讨论了建筑结构裂缝检测和损伤分析技术目前所处的地位和面临的挑战;将深度学习算法与图像处理技术相结合实现裂缝自动识别与精准定位,并在此基础上构建损伤程度评价模型定量评价损伤程度。研究结果表明,所提技术显著提升裂缝检测精度及效率,损伤分析模型评估精度高,可为建筑结构安全监测及损伤评估提供科学有效手段,有较大理论价值及实践意义。

盐冻作用下沙漠砂再生混凝土损伤分析

为了探究沙漠砂再生混凝土在盐冻作用下的损伤规律,文章采用快冻法对混凝土试块在不同侵蚀介质和不同冻融循环次数中的表观变化、质量损失率、相对动弹性模量进行分析。结果表明,随着冻融循环次数的增加,沙漠砂再生混凝土表层砂浆、细骨料和粗骨料相继出现脱落,混凝土质量和相对动弹性模量不断减小。同时,以相对动弹性模量作为评价指标建立损伤模型,并预测了沙漠砂再生混凝土在内蒙古呼和浩特地区的服役寿命。

走滑断层位错作用下城市地铁隧道损伤分析

为了能够较快速、较准确地估计出穿越活断层城市地铁隧道的抗震薄弱部位,基于拟静力弹塑性有限元方法,以北京地铁7号线工程的区间隧道作为研究对象,采用数值模拟的方法研究了在走滑断层位错作用下地铁隧道的非线性反应。通过在数值计算模型中嵌入合理的损伤塑性本构模型,利用损伤指标研究了走滑断层下衬砌结构的破坏形式,重点分析了结构损伤的开始部位、发展过程以及最终的损伤程度,并建立了能够估计结构损伤范围及破坏最严重位置的统计关系式。结果表明,在走滑断层作用下衬砌结构出现损伤的区域主要发生在活断层附近一定范围内,拱腰部位的损伤最为严重;增加基岩上覆土层厚度能够减轻衬砌结构的破坏程度,当基岩上覆土层厚度大于等于临界覆盖土层厚度时可以不考虑走滑断层断裂对于浅埋隧道的影响。衬砌结构损伤区域长度与震级的大小和土层厚度有关,损伤最严重的位置随土层厚度的变化而改变。研究成果为穿越活断层地铁隧道的抗震设计和安全性评价提供了参考依据。

三峡水电站钢蜗壳外围混凝土损伤分析

将损伤力学引入三峡水电站钢蜗壳外围混凝土的非线性计算,研究混凝土由微观到宏观开裂的演变规律,为结构的损伤评估和配筋设计提供重要的参考。采用编制的正交异性三维损伤有限元程序对蜗壳结构进行损伤计算,细致地分析了钢蜗壳不同内水压力时,其外围混凝土的损伤分布规律及应力应变情况。结果表明:三峡水电站蜗壳结构具有较高的安全储备,结构设计合理。

基于频率测量的高层建筑地震作用损伤分析

为寻找一种更有效的地震引起的高层建筑损伤识别方法,在前人研究的基础上,根据地震作用下高层建筑结构自振频率的变化规律,提出了一种新的损伤模型.该损伤模型考虑了高阶振型、振型参与系数、结构形式和结构自振频率测试方法等影响因素.利用所提出的损伤模型对2个高层混凝土结构模型模拟地震振动台试验数据进行了分析,结果表明,该损伤模型与试验现象基本吻合.

复合材料层合板压缩载荷下渐进损伤分析与试验验证

基于渐进损伤分析方法,建立了复合材料层合板的三维有限元模型。该模型包含应力分析求解、单元失效判定和损伤单元材料性能退化。采用了修正的带剪切非线性的Hashin准则作为单元的失效判据,使用Camanho模型对失效单元进行材料性能退化。通过编写用户自定义材料子程序(UMAT),实现了失效准则与材料退化准则在Abaqus中的应用。并对有限元模型进行了试验验证。计算值与试验值之间误差为8.7%。有限元计算得出的失效位置与失效模式和实验吻合很好,结果表明本文模型能合理进行层合板的强度预测和失效分析。

沥青混凝土路面表面裂缝的疲劳变温损伤分析

以沈阳—大连高速公路为工程背景 ,应用连续损伤力学理论 ,计入变温引起的沥青混凝土面层材料的非均匀性 ,对含表面裂缝的路面体进行疲劳变温有限元分析 。