Comparative Study on Constitutive Modeling of Tantalum and Tantalum Tungsten Alloy

As a model bee metal, tantalum and its alloys have wide applications in defense-related fields. The KHL （Khan, Huang, Liang, 1999） model and the constitutive model proposed by Nemat-Nasser et al （Nemat-Nasser and Kapoor, 2001） for tantalum and its alloys were analyzed and compared with each other. A set of published data recorded during elastic-plastic deformations of tantalum, tantalum alloy containing tungsten of 2.5% （Ta-2.5W）, over a wide range of strains, strain rates, and temperatures were used to correlate the two models. Overall, it can be concluded that KHL model correlates much better with the data than the model used by Nemat-Nasser et al.

城市浅埋隧道施工性态的时空效应分析

基于弹 -黏塑性模型 ,使用所研制的三维有限元程序 ,对某浅埋城市隧道工程在开挖过程中地表和围岩变形以及围岩的稳定性的时空效应进行了分析和探讨。通过计算结果与现场量测结果的比较 ,文中的分析结果令人满意 ,为该工程施工提供了依据和指导作用 ,且具有一定的理论意义和实际意义。

非饱和压实土率相关变形特征与时效模型

为研究高填方路堤压实土率相关变形特征,对不同压实度的非饱和压实土分别开展了不同加载速率以及不同围压条件下的CD三轴剪切试验,探讨了不同工况下压实土的剪切强度指标;借助GDS饱和土静态三轴仪的围压控制器来间接测定非饱和压实土体变的途径。试验结果表明:压实土强度及变形特征具有明显的时间相依性,加载速率越大,压实土的抗剪强度越高,超固结变形特性越强,抗剪强度指标黏聚力c值增幅较大、内摩擦角φ值增幅较小;低围压下,压实土呈应变软化及剪胀变形,且压实度越高,应变软化及剪胀变形越显著,c值增加明显、φ值增加缓慢。采用基于下负荷面的弹黏塑性本构模型对路基压实土的率相关变形特征进行表征,预测结果与试验数据吻合良好,表明该模型适用于高填方路堤长期沉降分析。

常规次固结沉降计算方法的改进研究

软土具有高含水率、大孔隙比等特点,在荷载作用下超静孔隙水压力消散后会产生次固结变形。实际工程中很多工程问题是由土体的次固结引起,因此对其沉降进行计算和预测很有必要。针对常规次固结沉降计算方法的不足,进行了改进,使随时间的发展,次固结沉降趋于一个定值而不是无限增长。对Yin&Graham一维弹黏塑性模型进行了简要介绍,并进行了改进,结合改进模型提出一种次固结沉降起讫时间的确定方法。与常规计算公式相比,改进公式可行,且更加合理,可用于实际工程地基次固结沉降的计算。

软岩三维弹黏塑性本构模型

为了有效地描述软岩的软化特征,首先推导了以压为正统一强度理论表达式,该理论可以考虑材料拉压强度不等及中间主应力效应,适合岩土工程界以压为正的使用习惯以及岩土材料拉压强度不等的特性;其次推导了以压为正统一强度理论π平面的极限线;第三,基于推导的π平面的极限线,结合Yin-Graham模型,推导了软岩的三维统一弹黏塑性本构模型表达式。根据针对取自日本石川县能登半岛端部的硅藻质泥岩所进行的不同围压、不同加载速率条件下的应变控制式和应力控制式固结不排水三轴试验资料确定了模型参数,进行了弹黏塑性数值模拟分析。并与三轴试验结果进行了对比分析,结果表明:本文建立的软岩三维统一弹黏塑性软化本构模型的数值模拟结果与试验结果非常接近,可以很好地模拟软岩的应变软化特征。

金属流变成形的理论与实践

结合工程实际 ,对具有弹粘塑性性质的金属材料的本构方程和流变成形机理进行了探讨 ,由此发现线性粘塑性介质只是非线性粘性介质的一种极限情况。详细讨论了该零件的实验条件和成形工艺方法 ,最后进行了试验结果分析。

基于扰动状态概念的结构性软土蠕变模型

结构性和蠕变性对软土工程性质具有双重影响,有必要建立一种模型能够准确描述扰动带来结构性逐步破损的过程并同时反映软土蠕变特性对地基变形的影响。引入扰动状态概念,选取三元件广义Kelvin模型描述相对完整状态,3DEVP模型描述完全调整状态,扰动函数采用经验表达式,建立了一个基于扰动状态概念的结构性软土蠕变模型。从宏观试验结果和微观结构变化分析,说明扰动模型可以很好地描述在应力作用下软土结构性在蠕变过程中逐渐衰减的过程。模型中的参数都可通过等向压缩蠕变试验与三轴蠕变试验获取。通过黄石地区的结构性软土的三轴固结不排水蠕变试验数据对模型进行检验,结果表明该模型能较好描述结构性软土的蠕变特性。

一种弹性粘塑性统一本构模型

在深入研究分析材料变形过程的基础上 ,对材料变形与选定描述材料变形内变量的问题进行探讨 ,在唯象法的基础上提出一种金属材料变形的粘塑性统一本构模型 .用该模型对 30 4不锈钢的变形过程进行模拟 。

岩体弹粘塑性显式波动有限元分析

真实反映地震动传播特性的分析方法是准确描述岩体地震反应的基础。基于显式波动有限元,采用能够考虑应变率影响的弹粘塑性本构模型,提出了一种用于分析岩体地震反应的新方法,编制了相应的计算程序。以均质岩石边坡为例,计算了EL-CENTRO波输入下边坡的位移和应力反应,并将计算结果与采用粘弹性本构模型的结果进行了比较,初步验证了程序的可靠性。计算结果表明,所提出的新方法能够较合理地计算出地震作用下边坡的永久位移和残余应力。

一种双重孔隙-裂隙岩体流变模型及其在地下洞室有限元分析中的应用

用西原模型描述双重孔隙-裂隙介质的流变特性,在理论上给出了其流变参数及强度指标的确定方法,建立了瞬弹-黏弹-黏塑性平面有限元求解格式和研制了相应的计算程序。针对一个矩形地下洞室围岩为裂隙岩体和完整岩体的两种工况进行数值分析,对比了围岩中的位移、应力及塑性区。其结果显示:相比于单一介质的情况,双重介质因其变形模量、凝聚力和内摩擦角减小,故洞室围岩中随时发展的位移和塑性区有明显的增长,两种工况的围岩应力分布亦存在较大的不同,特别是双重介质围岩中最大主应力σ_1和最小主应力σ_3的差值较大,因此,提高了围岩破坏的可能性。

H62铜合金本构模型构建及游动芯头拉拔力影响分析

以H62铜合金为实验材料,进行不同应变率下的单向拉伸试验。采用唯象建模方法建立铜合金的本构模型。通过二次开发,将本构模型导入MARC,以拉拔速度为实验参数,对游动芯头拉拔过程进行数值模拟。结果表明:利用强化系数与黏性系数建立的本构模型,对不同应变率下单向拉伸实验数据拟合效果较好,弹黏塑性模型对不同应变率下拉伸成形具有较好的适用性;随着拉拔速度增加,拉拔力逐渐增大,但增加的幅度较小。

金属流变成形机理探讨与实例分析

结合工程实际，对金属流变成形机理进行了初步探讨，从一维流变学模型理论出发，求出具有弹粘塑性性质的金属材料的本构方程，进而分析了三维复杂应力状态下．各向同性不可压粘塑性材料在轴对称流变成形过程中的应力场、速度场和流量计算公式，由此发现线性粘塑性介质只是非线性粘性介质的一种极限情况。文章详细讨论了该零件的试验条件和成形工艺方法，最后进行了试验结果分析。

端部受冲击作用的悬臂曲梁的实验研究

本文报导了具有不同端部质量的90°圆弧悬臂梁端部受冲击载荷的实验结果.实验中观察到梁在撞击后程短时间内有塑性区段从端部附近移向根部,梁变形达最大后有明显的反向甩动.变形后梁上各点曲率改变量在梁中部附近有极大值,在根部达最大值.实验结果与理想刚塑性模型的计算结果进行了比较.

预压作用下软土微观结构试验及弹黏塑性模型研究

为了揭示软土固结蠕变机制,计算软基"工后沉降",开展了室内模拟真空、堆载以及真空-堆载联合预压加固软土的固结蠕变三轴试验及三轴试验前、后的微观结构试验。建立了能考虑微观结构改变的弹黏塑性(EVP)软土蠕变模型。研究结果表明:原状软土样在真空预压、堆载预压、联合预压3种预压荷载作用下,固结过程和蠕变过程具有耦合效应;土体微观结构参数的改变与宏观工程性质的改变具有相辅相成的关系;EVP模型弱化了具体应力路径的变化,其反映弹性的参数和反映黏塑性的参数可由微观结构参数确定;改进的EVP模型既能计算土体的弹黏塑性变形,也考虑了土体微观结构的变化,能更全面地反映土变形的实质。

考虑预固结时堆载预压卸载的沉降标准

为了分析预固结和次固结对堆载预压期的影响,依据Bjerrum等时间线蠕变图和Yin-Graham一维弹黏塑性模型(EVP模型),根据运行期限和允许沉降量等技术参数获得等、超和欠载预压卸载时的临界孔隙比,由此可计算决定等、超和欠载预压卸载时机的临界沉降量,并根据欠载预压的临界孔隙比公式计算出最小预压荷载,克服传统堆载预压依据主固结理论无法反映堆载预压和天然软土预固结效应降低次固结变形的缺陷.在考虑天然软土存在预固结效应情况下,证明新假说A与假说B存在近似等价的充分条件.算例表明,在计算堆载预压卸载时的临界沉降量和地基总沉降量时不能忽略天然软土预固结效应的影响.

考虑软土K_0固结的沉管隧道长期沉降分析

研究目的:软土地区沉管隧道运营中会出现不同程度的差异沉降,差异沉降量过大造成管段开裂、渗漏等严重问题,将威胁沉管隧道的运营安全。沉管隧道沉降本质上是由隧道施工扰动引起水下原状土体性质改变及在多重荷载作用下土体变形具有显著的时空特性引起的,因此需准确量化沉管隧道长期不均匀沉降受时空特性的影响及发展规律。研究结论:(1)外环沉管隧道沉降速率已保持约0.001 5 mm/d,沉降趋于收敛稳态;(2)沉管隧道顶部回淤厚度越深,沉降量发展越大,运营期间必须及时清淤;(3)基础层的空隙水压力消散引起沉管隧道运营期沉降值增加,采用合理的基础处理方法有利于减小运营期沉降;(4)本研究成果可为考虑时空特性的软土地基问题提供理论基础,并为优化沉管隧道设计及保障隧道运管安全提供依据。

一种基于土体率敏性的长期变形预测方法

土体长期变形的预测与控制是大量工程建设的关键性问题。常规方法是结合蠕变试验来预测土体变形,其存在耗时长、难以考虑复杂应力路径以及不便用于复杂有限元计算分析等缺点。考虑土体的率敏性特征,通过对饱和超固结土以及人工制备结构性土分别开展3种不同加载速率下的三轴剪切试验,获得了土体强度、变形以及率敏性指标,从而得到了基于上下负荷面的弹黏塑性本构模型参数,并利用该模型成功预测了土体的率敏性和蠕变变形行为。结果表明:①结合土体率敏性试验来预测土体长期变形,仅较常规土三轴试验增加了几组不同加载速率的剪切试验,而不需增加额外的试验条件,试验效率高;②由土体率敏性试验确定的本构模型参数能正确预测土体的蠕变变形,试验结果与模型预测结果吻合良好;③基于上下负荷面的弹黏塑性本构模型可用于复杂边值问题的有限元计算。结果表明提出的结合土体率敏性来预测土体长期变形的新方法将具有很好的工程应用价值。

软岩三维非线性统一弹粘塑性本构模型有限元分析

在作者已建立的软岩三维非线性统一弹粘塑性软化本构模型基础上,讨论了软岩三维非线性统一弹粘塑性本构模型有限元分析过程,即推导了软岩三维非线性统一弹粘塑性屈服面(破坏面)的流动矢量表达式,便于编程与通用的有限元程序接口,进行二次开发;利用张量求导的原则,导出了流动矢量对应力求导公式中关键矩阵的具体表达式,并结合平面应力、平面应变和轴对称问题的特点进行了简化,得出了适合于分析二维问题的关键矩阵的表达式;采用流动矢量奇异性的统一处理方法,有效地处理了各种角点奇异性问题;最后给出了有限元分析的流程图,便于编制有限元程序。

纸浆模塑材料的弹黏塑性模型及实验验证

在准静态等速拉伸实验得出的纸浆模塑材料应力-应变曲线的基础上,分析了纸浆模塑材料在变形过程中存在的初始弹性阶段、黏塑性阶段和断裂破坏阶段,建立了表征纸浆模塑材料弹黏塑性的流变模型。2种不同纸浆模塑材料的实验表明,实验结果与理论模型比较吻合。

基于弹黏塑性模型的部分排水柱孔扩张分析

孔穴扩张的速率效应不仅与孔穴周围土体的排水条件有关,还与土体的率相关力学特性密切相关。现有孔穴扩张理论多聚焦于土体部分排水条件引起的率相关性,较少关注土体排水条件和率相关力学特性的联合影响效应。采用数值分析方法,基于过应力弹黏塑性本构模型,分析了考虑部分排水条件的柱孔扩张过程,围绕孔壁处土体的径向总应力、剪切应力和超孔隙水压力随扩孔的发展规律,探讨了土体率相关力学特性对孔穴膨胀响应的影响。分析表明:当仅考虑土体部分排水条件时,径向总应力和剪应力随加载速度增加而单调减小,其中,扩孔初期,当扩孔速度在10^(-4)~10^(-1)mm/s范围内时,其对径向总应力的影响较小。当同时考虑部分排水条件和土体率相关力学特性的影响时,扩孔初期,径向总应力和剪应力随扩孔速度增加而显著增加,这一规律与Burswood黏土和湛江黏土的原位自钻旁压试验结果一致;随着扩孔的进行,径向总应力和剪应力随加载速度的增加,呈现先减小后增加的规律。土体黏塑性参数(γ^(vp)和n)的敏感性分析显示,相同扩孔速度下,径向总应力、剪切强度和初始剪切模量随γ^(vp)或n的增加而逐渐减小,且减小的幅度越来越小。扩孔速度、土体渗透系数、超固结比对孔壁处土体的排水条件影响较大,对参数γ^(vp)和n的影响相对较小。土体排水条件可通过无量纲速度V进行评价,部分排水条件对应的V值范围为0.04~250.00。建议在应用柱孔扩张理论分析黏性土相关问题时考虑土体力学性能的时间相关性。