应变软化Tresca材料中扩孔问题解答及其应用

依据常规试验成果,对岩土材料的剪胀、剪缩和应变软化特性进行简化后,利用弹塑性理论和体积平衡原理,推导出应变软化Tresca材料中扩孔问题的一般解答,并分析了不排水饱和土扩孔问题的规律性,对解决诸如沉桩挤土效应等工程问题具有一定的应用价值。

基于Tresca屈服准则的均匀腐蚀管道剩余强度计算

目前关于腐蚀管道剩余强度的计算方法很少考虑处于复杂应力状态的情况,由于油气管道受力复杂、结构高韧性,所以必须充分考虑管道的弹塑性行为进行弹塑性断裂力学分析。在总结常用计算方法的基础上,根据弹塑性断裂力学中的Tresca屈服准则,讨论了在内压及轴向力共同作用下的均匀腐蚀管道剩余强度计算问题,给出了在给定缺陷尺寸下的缺陷可接受性和该缺陷下的最大允许工作压力以及腐蚀管道剩余强度的计算公式。

依赖Tresca和双剪应力屈服函数均值的屈服准则

为使Mises屈服准则线性化 ,在HaighWestergard应力空间 ,将Tresca与双剪应力屈服函数相加并取其平均屈服函数来作为新的屈服准则简称MY(平均屈服 )准则 ,给出了该准则的数学表达式、屈服轨迹与单位体积塑性功率表达式·精度分析与算例表明 :MY准则是一个线性屈服准则 ,其与Mises准则最大误差不超过 3 9% ,平均误差不超过 1 95 % 。

基于Tresca屈服准则的瓦斯抽采孔的弹塑性解答

瓦斯抽放是降低煤与瓦斯突出事故的有效措施之一,但对于"三软"不稳定煤层,在高地应力作用下,瓦斯抽放孔在钻孔过程中或运营一段时间后会出现塌孔。考虑到瓦斯抽放孔的长度远大于直径,因此可将地应力作用下瓦斯抽放孔的弹塑性变形问题简化为平面应变问题。假定塌孔区域范围内的煤岩体介质符合Tresca屈服准则,采用复变函数的保角映射方法,根据瓦斯抽放孔边界与瓦斯抽放压力相等和弹塑性边界处应力连续的边界条件,得到了非均匀高地应力作用下,塌孔区域(即塑性流动区域)、弹塑性边界处位移和应力的解答公式。最后,选取实测的地应力数据和煤岩体物理力学参数,分析了在地应力作用下,瓦斯抽采孔的塑性区域(即可能发生塌孔的区域)的形状、以及弹塑性边界径向应力和径向位移沿周边的分布特点,为今后类似的工程和研究提供了参考。

基于Tresca屈服准则的轴对称球扁壳的极限分析方法

导出了轴对称球扁壳基于Tresca屈服准则下的极限条件,并用静力法与机动法求解了周边简支且在均布荷载下的球扁壳的极限荷载。

塑性屈服准则在岩土工程中的应用分析

分别对几种经典的塑性强度理论在岩土工程中的应用进行了探讨,提出了其在实际工程中的适用性;并简要介绍了在此基础上发展起来的其它屈服理论。

用Drucker公设导出两个经典屈服准则

从Drucker公设所得的正交流动法则出发,利用塑性体应变增量、等效塑性应变增量这两个塑性指标的特性,对金属材料假定塑性体应变增量为零,并且假设材料屈服时等效塑性应变增量与应力状态无关,通过严密的数学推导,导出了Mises准则,并进而在不考虑第二主应力的条件下,应用塑性功的性质导出了Tresca准则.

非达西渗流作用下饱和黏土压密注浆扩孔理论分析

为研究软土注浆过程中在渗流作用下小孔扩张引起的土体力学响应,基于广义Tresca屈服准则和非相关联流动准则,考虑非线性渗流和应变软化等因素的综合影响,结合弹塑性边界条件推导饱和软黏土地层注浆扩孔问题的弹塑性解答。通过算例对比分析了是否考虑地下水渗流作用时孔周土体渗流场、应力场、位移场的计算结果的差异,进一步讨论了非线性渗流系数m对其产生的影响。结果表明:在高速非线性渗流模式下的塑性区半径和径向应力都比达西线性渗流状态下的值要小,并且非线性程度越大,其值也越小;而径向位移受非线性渗流系数m的影响较小,两种模式下基本相同。可见地下水非达西渗流作用对扩孔压力的影响不容小觑,在今后研究此类问题时也应充分考虑其不同渗流状态的影响,使得计算结果更加接近实际情况。

两种常用屈服准则下的相当应力的简明比较法

采用σ２－σｒ坐标系，简明、定量地比较Ｔｒｅｓｃａ屈服准则和Ｍｉｓｅｓ屈服准则下的相当应力。

平面远场受拉孔洞塑性区半径应变梯度解

在应变梯度理论框架下,分别采用双剪屈服准则和Tresca屈服准则对弹塑性平面均匀受拉孔洞问题进行了分析,得到了相应塑性区半径计算公式,并与基于Mises屈服准则得到的结果进行了对比。研究发现,基于双剪屈服准则得到的解偏小,基于Tresca准则得到的解偏大,基于Mises屈服准则得到的解大小介于二者之间。此外,研究结果还表明,塑性区半径随材料硬化指数的增大而增大,且当孔洞的特征尺寸在微米量级时,基于应变梯度理论得到的结果与经典塑性解有显著差异。

混凝土斜方体抗压有限元分析及试验研究

随着水泥混凝土的外加剂和掺合料不断发展,仅把传统的立方体抗压强度作为最重要的性能指标显得越来越不完整.本文引入一种斜方体试件作为混凝土强度试验的试件,提出"斜方体抗压强度"的概念,该强度考虑了压、拉弯、剪共同作用的复杂受力状态对混凝土强度的影响.有限元分析及试验结果均表明,混凝土斜方体试件受压后沿试件钝角对角线产生主要裂缝并破坏,其破坏机理与立方体试件不同.混凝土斜方体抗压强度反映了混凝土在复杂受力状态下的材料性能,可以作为评定混凝土性能的又一指标.

厚壁圆筒强度及开孔补强的分析与讨论

本文简要介绍厚壁圆筒体厚度计算的两种方法:按拉美公式和Tresca屈服准则进行设计,并对采用两种计算方法得到的结果进行分析、对比,指出厚壁圆筒体厚度应按Tresca屈服准则进行设计,可以更充分地发挥材料的承压潜能,是更为合理的设计。同时对圆筒体上常用的三种开孔补强方法:等面积补强法、应力分类法及极限载荷法进行简要介绍,并通过算例对按照三种补强方法计算得到的结果进行分析与总结,指出每种方法在计算时的优劣势,对以后的工程设计起到一定的指导作用。

抗震Ⅰ类核厂房的钢制盖板门RCC-M规范的容许应力设计

盖板门为楼板预留洞口的维护构件,关闭状态下需满足楼板活荷载以及抗震要求。抗震Ⅰ类厂房中的盖板门采用反应谱法进行了抗震计算,并依据RCC-M规范中的要求进行弹性应力评定。

线性扰动条件下饱和土体扩张计算分析

针对饱和软土扩张时土体易受扰动的问题,通过引入扰动系数描述扰动程度,在塑性区内通过线性插值给出了不同位置处土体屈服准则,并基于不排水条件推导了扩张过程中的应力分布,采用Henkel孔隙水压力理论给出了扩张后超孔隙水压力分布规律,对比分析了不同扰动程度下的扩张结果。试验结果表明:(1)外部作用对土体的扰动主要体现为对土体结构性的影响,具体体现为土体强度的降低,塑性区内扰动程度随距离的增大而降低,在塑性区半径处扰动程度降低为0;(2)不考虑扰动情况下的计算结果会偏大,不利于工程安全性评价,考虑扰动的影响更加符合工程实际情况,结果更合理。

可回收锯齿锚杆抗拔承载力计算方法

为了解决基坑可回收锚杆普遍存在的锚杆承载头不可回收、回收效率低等问题,提出一种可完全回收的锯齿锚杆新型支护结构,阐明其结构构成和工作机理,并对其承载能力进行了分析.首先根据锯齿锚杆的结构特性,建立剪叉式锚固机构的扩张模型,采用弹性力学平面问题的复变函数法及Tresca塑性屈服准则,求解了剪叉式锚固机构扩开时周围土体的弹塑性解及剪叉臂的极限转角,并推导出该新型锚杆的抗拔承载力和转动单元转角阈值计算公式.然后采用有限元法对该新型锚杆的扩张过程和抗拔特性进行了分析,并将理论解与数值解进行对比验证.结果表明:(1)剪叉式锚固机构对土体应力的影响范围为其扩开宽度的2~3倍,锚固机构周围土体的塑性变形区边界呈椭圆状,且长短轴半径比值在锚固机构扩开过程中保持不变;(2)在不超过极限转角的范围内,锚固机构转角的增大能够提升可回收锯齿锚杆的抗拔性能;(3)相比普通锚杆,锯齿锚杆具有更强的抗拔承载能力.

逐段线性加载面等向强化时角点处塑性应力应变关系

特雷斯卡屈服条件在等向强化时的强化函数在文献中讨论较少，本文建议了一个强化函数，它能与特雷斯卡屈服函数相匹配，且有效充分的实验基础。它与夸脱理论相结合，得到了在角点处的塑性增量应力应变关系，在角点上剪应力增量与剪应变增量间是单值确定的。

小口径薄壁钢管爆破压力预测

精准可靠的管道爆破压力预测,不仅有利于油气输送管道系统的工程设计和完整性评估,而且可以提高管道的传输效率。针对油气管道常见的小口径薄壁钢管开展了静水压力爆破试验,对比了几种典型爆破压力的预测公式和方法,采用偏差分析将预测结果与试验结果进行比较。相比Von Mises屈服准则,基于Tresca屈服准则的爆破压力预测公式计算得到的小口径薄壁钢管承压能力更接近实际结果,而且Tresca屈服准则中的最大切应力塑性破坏更容易解释小口径薄壁钢管的静水压爆破过程。同时考虑钢管的几何尺寸特点,采用ASME公式、Barlow OD公式、Barlow ID公式、Max shear stress公式以及Turner公式计算小口径薄壁钢管的爆破压力,其适用性更强。

采用承插式桩接头的预制方桩受弯承载性能研究

由济南R1线工程的预制方桩受弯承载力试验结果可知,采用承插式桩接头的预制方桩的受弯承载力取决于接头的承载性能,由此提出了该预制方桩受弯承载力极限状态的检验标志为桩身挠度、裂缝宽度达到规范限值或桩接头屈服,以此给出预制方桩的受弯承载力计算式,同时对预制方桩的受力变形过程进行阶段划分。结合数值分析方法,分析了预制方桩各受力阶段的桩接头受力变形特征,建立了桩接头的受力变形模型,验证了以Tresca屈服准则判别桩接头屈服的正确性,并推导了桩接头受弯承载力计算式,并以试验结果验证了该式的正确性。结果表明：当桩接头材料达到屈服强度时,挠度、裂缝宽度均远小于规范限值。桩接头上部受压区初始以销栓传递应力给腹板、上翼板,腹板、上翼板与端板接触后,由腹板、上翼板直接承受压应力;下部受拉区以销栓传递应力给腹板、下翼板,由受压侧腹板、下翼板承受受拉区应力,且受拉区受压侧腹板、下翼板首先屈服,并以此作为计算桩接头受弯承载力的依据。受拉区腹板、下翼板第二主应力比第一、第三主应力小两个数量级。根据桩接头受压区分布情况,桩接头屈服时,受压区应力分布为＂倒三角形＂,并以此确定受压区合力位置。