基于Mohr-Coulomb准则和二阶锥规划技术的轴对称自适应下限有限元法

轴对称Mohr-Coulomb准则屈服面的角点问题导致其在数值计算中存在困难,如何高效处理该屈服准则一直是极限分析下限有限元法的重要内容。首先,引入完全塑性假定将轴对称Mohr-Coulomb准则转化为1组不等式约束和3个线性等式约束;然后,将不等式约束直接转化为二阶锥约束,避免了对角点进行光滑近似处理;最后,将基于Mohr-Coulomb准则的轴对称极限分析下限有限元计算模型转化为具有较高计算效率的二阶锥规划数学优化模型。极限分析下限有限元法采用的线性应力单元难以精确模拟破坏区域的应力变化,单元的分布形式对计算精度存在较大影响。因此提出一种基于单元应力的网格自适应加密策略,通过判断单元内节点应力接近屈服的程度,自动识别破坏区域待加密的单元,实现对破坏区域应力分布的精确模拟,进而能够以较少单元获得高精度下限解。通过分析圆形基础承载力及竖向锚板极限抗拔力等典型轴对称岩土工程稳定性问题,表明了所提方法具有较高计算效率及计算精度,具有一定的理论价值和应用前景。

基于上限定理确定隧道式锚碇极限抗拔承载力

隧道式锚碇作为一种新型的悬索桥锚碇结构,因具有因地制宜、经济环保的优点在多山的西南地区得到了广泛应用。已有研究表明,锚塞体围岩性质较差、埋深较浅,锚塞体与围岩接触界面结合程度较好的隧道式锚碇极易发生倒楔形冲切破坏。将破坏体视为以锚塞体中心线为轴线的旋转楔形体,假定破坏面为最小旋转曲面,利用变分法经典欧拉方程求解破坏体最小旋转曲面问题,确定旋转曲面母线方程;基于改进的Mohr-Coulomb强度准则,由主缆拉拔荷载和楔形体自重所做的外功率与楔形体沿滑移面所消耗的内功率相等的条件建立虚功方程,推导隧道式锚碇极限抗拔承载力上限解。开展隧道式锚碇室内模型试验,研究了拉拔承载过程中的坡面位移的变化规律及隧道式锚碇的破坏模式。研究结果表明,拉拔作用点的荷载-位移曲线可分为4个阶段:克服重力阶段、弹性阶段、弹塑性阶段以及破坏阶段;隧道式锚碇破坏模式为围岩倒楔形冲切破坏,破坏体可近似视为以锚塞体中心线为轴线的旋转楔形体;由推导公式得到的隧道式锚碇极限抗拔承载力计算值与实测值一致性较好,具有一定的可靠性,可为隧道式锚碇的设计提供参考。

二次曲线作为Mohr包线时的地基塑性区

基于Mohr强度理论和三轴试验结果,建立了Mohr破坏包线的二次型形式。与直线型Mohr-Coulomb准则相比,该破坏模型能反映土体抗剪强度增长随正应力增加逐渐趋缓的特点。在此基础上,基于弹性理论并且抛弃K=1的假设导出了求解塑性区的方程,与塑性区的几何方程一起构成可以求解的方程组。算例分析结果表明,由本法确定的结果有以下特点:临塑荷载较小且塑性区的形状和发展趋势也不同于传统法得出的结论。

丙烯磺酸钠产品中关键组分的测定

通过溴加成法、莫尔法和碘量法确定了丙烯磺酸钠产品中丙烯磺酸钠、氯化物和亚硫酸盐质量分数的测定方法。为了考察相关测定方法和试验条件等对待测丙烯磺酸钠产品中丙烯磺酸钠、氯化物、亚硫酸盐测定结果的影响,在丙烯磺酸钠待测溶液中加入相应的标准溶液,结果发现:丙烯磺酸钠的加标回收率为98.5%~101.6%、氯化物的加标回收率为97.3%~100.6%、亚硫酸盐加标回收率为98.0%~101.0%;对同一试样进行8组测定后发现,平行测定丙烯磺酸钠质量分数最大允许差不大于0.40%、氯化物不大于0.05%、亚硫酸盐不大于0.03%。所选方法灵敏度高、结果准确,具有良好的准确度和精密度,是测定丙烯磺酸钠产品中主要成分的有效方法。

Mohr圆基准点的应用研究

对应力分析图解法的基准点唯一性进行了分析,进一步研究了Mohr圆基准点的应用.

有限元强度折减法下的岩土边坡稳定分析

岩土边坡稳定性分析是岩土工程中的重要课题,传统的极限平衡法存在一些缺陷和不足,难以准确反映边坡的真实破坏状态。采用有限元强度折减法,对一个节理岩质边坡进行了稳定性分析,通过不断降低边坡的强度参数,直到模型发生破坏,计算出边坡的安全系数,并确定了边坡的滑动面;还采用了不同的稳定判断准则,如计算收敛与否、位移突变、塑性区贯通等,综合评价了边坡的稳定性。结果表明,有限元强度折减法可以有效地模拟岩质边坡的破坏过程,考虑了边坡的复杂几何形状、材料非线性、节理裂隙等影响因素,提高了分析的精度和可靠性,为边坡工程设计和施工提供了参考依据。

基于Sheorey岩体强度准则对等效Mohr-Coulomb强度参数的推导

引入基于RMR岩体分级指标的Sheorey岩体强度准则,根据σ1-σ3平面上用线性Mohr-Coulomb(M-C)强度准则对非线性准则进行拟合的原则,利用最小二乘法推导出相应的等效M-C强度参数,并给出等效强度参数的通用表达式,方便利用Sheorey准则评价岩体的强度及稳定性。之后,通过一个算例比较了Sheorey准则与HoekBrown准则的M-C等效强度参数。分析结果表明,两准则的等效强度参数具有良好的吻合度。

基于Mohr-Coulomb准则和强度折减法边坡稳定性数值分析

结合某隧道现场实测地质参数和地貌状况,建立了边坡的三维数值模型,基于Mohr-Coulomb准则和强度折减法,分析了渗透力作用下隧道边坡稳定性,并根据数值计算和分析结果,提出了合理的边坡加固措施。

Triaxial strength behaviour of rockmass satisfying Modified Mohr-Coulomb and Generalized Hoek-Brown criteria

The triaxial strength of twenty rockmass types was predicted using two non-linear triaxial strength criteria for rockmass i.e. Modified Mohr-Coulomb(MMC) criterion and Generalized Hoek-Brown(GHB)criterion. Four different rockmass classification systems were used for the calculation of MMC criterion parameters while only GSI classification system has been used for calculation of GHB parameters. The representative value of the uniaxial compressive strength and elastic modulus of rockmass have been estimated using probabilistic approach. A hypothetical case of an unsupported tunnel has been analyzed considering both MMC and GHB criteria. The analysis was done using the convergence-confinement method with two different approaches. The first approach predicts the tunnel response using GHB criterion directly. The second approach predicts the tunnel response using equivalent Mohr-Coulomb parameters obtained by linearization of triaxial data points obtained from MMC and GHB criteria. The tunnel response has been estimated in terms of radius of plastic zone, tunnel convergence and tunnel convergence strain. For very poor rockmasses the tunnel response predicted by MMC criterion is less than that predicted by GHB criterion. For poor and fair rockmass, the tunnel response estimated considering both the criteria are comparable except for few cases. Squeezing condition in rockmass has been also evaluated.

等效Mohr-Coulomb屈服准则在岩质边坡稳定性分析中的应用

基于等效Mohr-Coulomb屈服准则原理,通过岩体材料参数的人工换算,实现其在有限元软件Ansys中的应用,并论证了转化后的材料参数与原参数的大小关系,即转化后参数恒比原参数小。结合算例分析,得知采用等效Mohr-Coulomb屈服准则计算得到的岩质边坡安全系数偏小、保守,可用来模拟岩体材料;同时,对不同位移及应力工程精度要求的岩质边坡工程,提出采用不同屈服准则的建议。

新鲜完整花岗岩陡崖极限高度理论计算结果探讨

作为坚硬完整而各向同性的代表性岩石,新鲜花岗岩以其陡峻的山势构成自然界独特的、高度不等的陡崖等地貌景观。陡崖的稳定性与其高度密切相关,使得极限高度的数值对地质遗迹保护和自然景观开发具有重要意义,但对其理论研究鲜有报道。采用数学统计、破坏判据、极限平衡等方法开展研究。首先对收集自文献和报告中118组花岗岩物理力学参数值做频数统计,得到其中值密度ρ=2.61 g/cm^(3),泊松比μ=0.20,内摩擦角ψ=42.1°,内聚力C=28.15 MPa,抗压强度Rc=150 MPa,抗拉强度Rt=10 MPa。然后从莫尔-库伦强度准则等不同理论公式出发,推求其直立陡崖(坡角90°)极限高度为1532.57~5747.13 m。如采用斜坡刚体极限平衡法计算,则受到软弱结构面影响的极限高度为300 m。据国内外花岗岩陡崖实际数据,发现同时考虑拉破坏和剪破坏的卡尔曼法和莫尔-库伦强度准则的计算结果较为可信,所得极限高度为1500~2500 m。最后利用有限元软件Ansys平面应变计算,结果表明2500 m理论极限高度结论可信性。本文最后讨论了研究中未考虑的结构面控制及外动力地质作用影响,说明自然界中难以发现上述极限高度的几方面影响因素,从而为更全面认识新鲜完整花岗岩陡崖高度变化及稳定性评价提供依据。

莫尔法测定单液型酸性蚀刻液中氯含量

介绍使用莫尔法方法测定单液型酸性蚀刻液中氯含量,最佳测定的条件:在有大量NH_(4)^(+)离子存在情况下,用铬酸钾作为指示剂,K_(2)CrO_(4)浓度控制约为5.3×10^(-3)mol/L,酸度控制p H值在6.5~7.0之间。方法是加入50.0 g/L铬酸钾指示剂1.00 mL,滴加氢氧化钠溶液至溶液的颜色由深黄色变成黄色。该方法的优点是操作方便且简单、容易控制酸度在规定的范围内、测定速度快、结果符合工业生产的分析要求。缺点是需使用到价格相对比较昂贵的硝酸银试剂,同时滴定废液易造成废水中含有对环境有害的重金属银、铬元素,可以通过专门收集回收进行处理解决。

肥料中氯离子含量等级快速检测方法研究

本文基于莫尔法建立了一种现场快速检测肥料中氯离子含量等级的方法,通过与国标佛尔哈德法的对比,该方法可以准确快速地检测未标含氯(即不含氯)、含氯(低氯)、含氯(中氯)的肥料产品,该方法操作简便,检测效率高,使用设备简单便携,适用于各种检测环境,可以作为国标佛尔哈德法的补充,用于肥料产品氯离子含量的初步判定。该方法对于提升市场监管效率,肥料企业产品质量提升,保护肥料使用者利益有着一定的现实意义。

基于半圆型波纹周期梁的柔顺恒力机构优化设计

为了解决柔顺恒力机构中正刚度模块的几何非线性问题,基于半圆型波纹周期梁设计了正刚度模块,负刚度模块采用双稳态梁,利用正负刚度叠加原理设计了柔顺恒力机构。采用莫尔积分法和柔度矩阵法建立了正刚度模块的理论模型,采用椭圆积分法建立了负刚度模块的理论模型,并通过ANSYS有限元仿真软件分析了柔顺恒力机构的力-位移曲线以验证理论模型,两者相对误差在10%以内。为了扩大恒力区间范围,采用响应面法对柔顺恒力机构的几何参数进行优化,并对影响恒力范围的几何参数进行了灵敏度分析。利用3D打印技术加工柔顺恒力机构样机进行实验验证,实验结果表明,机构能在输入位移1.1~6.2 mm的范围内保持约18.8 N的恒力,验证了所设计的柔顺恒力机构的可行性、优化方法的有效性和理论模型的准确性。

基于多边形最优一致逼近形式的上限有限元法

传统的上限有限元法采用外切多边形来逼近摩尔库伦屈服圆,该方法只有当多边形边数足够多时计算结果才比较精确,这往往导致线性规划规模过大,收敛速度较慢,给工程应用造成一定的影响。针对此问题,放松任意一点均须从上方严格收敛的上限性质,采用多边形最优一致逼近的形式构造线性化屈服函数和塑性流动方程。算例证明该方法求解规模更小,收敛速度大大提高。

基于ABAQUS的水下黏性土边坡稳定性分析

文章对水下边坡稳定性分析方法进行了探讨,推导了黏性土边坡的稳定安全系数。利用ABAQUS软件对边坡进行了有限元数值计算,选择Mohr Coulomb屈服准则模拟土体的塑性变形,得到了不同水深情况下的边坡剪应力分布。计算结果显示,在抗剪强度不变的情况下,静水压力的存在可使土坡安全系数变大,随着水深的增大,水下边坡的安全系数增大。动水压力是水下边坡失稳的主要因素。

高性能水泥基材料结合外渗氯离子能力的测试方法对比

高性能混凝土掺各种微细掺合料后,由于这些掺合料的自身特性,酸溶时发现部分试样有难溶絮状物质生成,这种物质对氯离子有一定的吸附性,所以增加了测试结合外渗氯离子的难度。本文进行了大量的试验证实:佛尔哈德法可以直接进行滴定分析,能将吸附的氯离子释放出来,这种方法用铁铵矾作指示剂,不仅适合于酸性介质,滴定终点直观,而且测试的精度对实验室研究,高于莫尔法和离子选择电极法。

莫尔法与自动电位滴定法测定水中氯离子含量的比较

采用莫尔法与自动电位滴定法测定自来水中氯离子含量，并进行精密度和加标回收率实验。结果表明。莫尔法和电位滴定法均能满足自来水中氯离子含量的分析要求，其中自动电位滴定法的标准偏差S为O．099mg／L、相对标准偏差RSD为0．46％，加标回收率均在90％-110％之间，明显好于莫尔法。

天然气管道泄漏声源特性及传播机理数值模拟

管道泄漏声源特性和传播机理决定了音波法在管道上的可检测性,管道泄漏引发的音波能量大小和其沿管道传播的衰减程度分别与泄漏口径大小、管道内压和管道长度等因素有关。以天然气管道泄漏时的气动噪声为研究对象,采用适用于高马赫数流场的Mhring声类比对其进行模拟计算,建立了不同压力、不同泄漏孔径条件下的天然气管道泄漏噪声仿真模型,得到了天然气管道泄漏声源的相关特性,利用试验数据验证了计算模型的准确性。以该声源模型为基础,建立了音波在管道内的二维传播模型,通过模拟结果与现场试验的比较分析,表明天然气管道泄漏音波的超低频段(低于5Hz)可在管道内传播较远距离并能被声波传感器所探测,从理论上验证了音波法在天然气管道泄漏检测领域的良好应用前景。

基于M-C准则的D-P系列准则在岩土工程中的应用研究

通过适当的变化,D-P系列屈服准则便可与能够很好地描述岩土材料的强度特性的Mohr-Coulomb准则相匹配。文中对系列D-P系列屈服准则进行了比较系统及深入的研究,指出了D-P系列屈服准则的应用条件、相互之间的关系,并给出了一种D-P系列屈服准则的相互转换的方法。最后通过平面应变条件下的地基进行了有限元分析,通过与Prandtl经典理论解的对比,得出了大量有益的结论。数值分析结果有力的验证了本文有关理论的正确性。