酸性干湿循环作用下砂岩强度参数劣化规律

为研究酸性环境中砂岩在干湿循环作用下强度的劣化规律,在溶液p H值分别为7、5、3的浸泡环境中,对砂岩试样进行循环次数为1、5、10、15、20次的干湿循环试验。根据每个循环阶段后的强度数据,得到Mohr-Coulomb强度准则参数和Hoek-Brown强度准则参数,并对这些参数的干湿循环劣化效应做简要的分析。再根据应力空间中偏应力与强度准则参数的关系式,分别作出p H值为7、5、3的浸泡溶液作用下π平面上的破坏面随不同循环次数的变化图。结果表明:各准则参数随着干湿循环次数的增加呈下降趋势,循环次数较小时劣化较为严重,而后呈缓和趋势;p H值越低,劣化越严重,劣化效应由大至小依次为:单轴抗压强度、黏聚力、材料常数、内摩擦角;同一p H值浸泡环境中,循环次数较小时,π平面上的破坏曲线较为稀疏,循环次数越大,破坏曲线越密集;不同p H值浸泡环境中,p H越低,破坏曲面越小;偏应力与单轴抗压强度、黏聚力正相关,与材料常数、内摩擦角负相关。

上海软土的屈服函数

在同济大学真三轴仪的试验结果基础上，提出符合条件的π平面上的形状函数，并结合能反映应力诱发各向异性的关口－太田屈服函数，提出适合于上海软土的新的屈服函数，并与剑桥模型、关口－太田模型进行了理论比较．

粗粒土在π平面上的真三轴试验及强度准则

利用河海大学TSW-40型真三轴仪,对粗粒土进行π平面上的等p(球应力)、等b(中主应力系数)试验,研究粗粒土在π平面上破坏应力比Mb与b的关系。试验结果表明:Mb随着b的增大而减小;b值较小时其变化对Mb的影响较大,b值较大时其变化对Mb的影响则较小;在相同b值下,Mb随着p的增大而减小,强度表现出非线性特性。将等σ3面上的破坏准则、Mohr-Coulomb破坏准则、粗粒土的应力不变量破坏准则、Lade-Duncan破坏准则、Matsuoka-Nakai破坏准则这5种破坏准则在π平面上的破坏线与试验结果比较,验证其对粗粒土的适用性。结果显示,粗粒土等σ3面上的破坏准则由于考虑了中主应力的影响,比Mohr-Coulomb破坏准则更符合试验结果,且可以较方便地考虑粗粒土的强度非线性;粗粒土的应力不变量破坏准则介于Lade-Duncan破坏准则和Matsuoka-Nakai破坏准则之间,与试验结果较接近。

一种散粒体材料破坏准则研究

在Lade-Duncan准则和Matsuoka-Nakai准则的基础上,提出了适用于各种散粒体材料的新型破坏准则。该准则能够依据试验结果,调节准则方程中的参数,使得理论计算更加符合试验结果,这与传统的岩土类材料破坏准则相比有着较大优越性。通过构造三角恒等式,推导了π平面上距原点的长度函数,发现该准则在π平面上的形状则为光滑曲边三角形,这和大量的岩土类材料试验结果相符合。研究了该准则在一般应力状态下的内摩擦角与中主应力参数的关系,发现该准则能够取遍Lade-Duncan准则和Matsuoka-Nakai准则之间所有内摩擦角值。将各准则的计算结果与文献中已有的砾石料和中细砂的真三轴试验结果进行对比分析,表明所提出的准则要比Lade-Duncan准则和Matsuoka-Nakai准则更加符合试验结果,这进一步说明了该破坏准则能够适用于包括堆石料、砾石料、砂等散粒体材料。

材料三剪屈服准则研究

在分析Tresca屈服准则和双剪屈服准则的基础上,通过考虑十二面体单元主剪面上所有三个主剪应力的共同作用,提出了材料的三剪屈服准则,并对该准则作了极限线分析、应力莫尔圆分析、中间主应力效应曲线分析和滑移面方向分析。结果表明,新准则与统一屈服准则一样表示的是一个屈服准则系列,其中Tresca屈服准则和vonMise屈服准则是该屈服准则的特例。但与双剪统一屈服准则不同,新屈服准则的极限线和中间主应力效应曲线是非线性的,能够描述材料的非线性屈服特性。另外,也克服了双剪统一屈服准则中存在的在某些特定应力状态下会得出双重滑移面并且滑移面方向会发生变化的问题。

粉质黏土的真三轴试验及强度特性研究

为研究复杂应力路径下粉质黏土强度特性,利用TSW-40型土壤真三轴仪,开展了不同试验条件下粉质黏土的真三轴试验。研究了真三维应力状态下粉质黏土应力-应变曲线变化规律,探讨了含水率、固结围压和中主应力比等试验条件对粉质黏土强度的影响规律,对比分析了真三维应力状态下π平面上粉质黏土试验值与Mohr-Coulomb(简称M-C)强度准则和双剪强度准则的差异。研究结果表明:真三维应力状态下粉质黏土的广义剪应力-剪应变曲线主要表现为应变硬化型。粉质黏土强度随中主应力比和固结围压的增大而增大,随着含水率的增大而减小。π平面上粉质黏土的强度包络线随静水压力ζ的增大向外逐渐扩展,随含水率w的增大向内逐渐收缩。π平面上M-C强度极限线和双剪强度屈服极限线与试验值对比分析表明,M-C强度准则描述土体强度时结果偏小,采用双剪强度准则时结果偏大。

考虑原状土初始应力状态的修正SMP屈服准则

原状土与重塑土力学性质方面的差异性,来源于两者初始应力状态的不同及由此引起的结构性差异。重塑土的屈服曲面以等倾线为基线,原状土由于在形成过程中处于三向不等压状态,故其屈服曲面应以K0固结线(初始应力线)为基线。基于松冈-中井的空间滑动面屈服准则,在考虑初始K0固结状态的基础上给出了适用于原状土的修正SMP屈服准则。修正SMP屈服面由常规SMP屈服面绕位于σ2Oσ3平面上的直线σ2=-σ3旋转得到,旋转的角度等于等倾线与K0固结线之间的夹角。与在子午面和π平面上研究重塑土的屈服行为类似,研究原状土的屈服应该在通过K0固结线的子午面和通过σ1+K0σ2+K0σ3=c的χ平面上进行。针对砂雨法试样的真三轴实验结果计算表明,与常规SMP屈服准则相比,基于K0固结线的修正SMP屈服准则更适合描述自然沉积土的强度和屈服特征。

一个与Mises轨迹覆盖面积相等的线性屈服条件

在π平面上,取Mises屈服轨迹覆盖面积与其相交十二边形覆盖面积相等的方法确定十二边形6个顶点,顶点与内接点连线为新的屈服轨迹,建立该轨迹在HaighWestergaard应力空间上的直线方程,证明了此方程确定的屈服准则为Mises屈服准则的最大程度的线性逼近,其偏差应力矢量模长与Mises准则模长在π平面上平均误差为零;给出了十二边形内接点顶角为159 836°,圆外顶角为140 164°;以及单位体积塑性功率表达式·

三剪应力统一强度理论研究

材料强度理论研究是高等材料力学的一个重要研究领域,200多年来,各国学者提出了许多强度理论及试验研究结果.这些理论都是从不同的假设和力学模型出发,推导出不同的数学表达式,但一般只适用于某一类特定的材料.各种强度理论之间是否有联系?是否可能建立一个广泛适用的统一强度理论?自19世纪末以来,世界各国学者都在努力寻求建立统一强度理论,但一直没有成功.本文应用理论研究和试验验证相结合的方法,提出并验证了三剪应力统一强度理论。认为当作用于菱形十二面单元体上的三个主剪应力及其作用面上的三个正应力的函数达到某一极限值时,材料发生破坏.三剪应力统一强度理论是全应力理论,它用一个统一的线性表达式包含或逼近了现有的和其他新的各种单一和统一、线性和非线性、外凸和非凸的强度理论,形成了以单剪强度理论为下限、而以三剪应力强度理论为上限的一系列强度理论的新体系,实现了外凸强度理论和非凸强度理论的高度统一,使强度理论从适用于某一类材料、某种应力状态的单一强度理论发展为可以适用于各种材料及不同应力状态的统一强度理论,并能更大程度地发挥材料的强度潜力.通过与大量试验结果的对比分析表明:三剪应力统一强度理论可以广泛适用于各种材料及其不同的应力状态.

稳定材料在应力π平面上屈服曲线的特性

对稳定材料来说，在应力π平面上，双剪应力屈服准则［１］为所有屈服准则的外包络线，Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ屈服准则为所有屈服准则的内包络线（当材料的单向拉伸强度与单向压缩强度相等时，Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ屈服准则退化为广义Ｔｒｅｓｃａ屈服准则）．但关于此问题的严格数学证明却还是空白．本文作者通过引入凸集概念，对上述问题做出了数学上的严格证明．

试论最大偏应力屈服准则与Mises、Tresca屈服条件的关系

利用π平面与主应力空间的关系及最大偏应力屈服准则在π平面上的表达式,推导验证最大偏应力屈服准则在π平面上图形的形状、方位及其与Mises圆和纯拉伸Tresca六边形的关系。

基于弹头型屈服的轻骨料混凝土强度准则

试验表明轻骨料混凝土和普通混凝土在多轴应力下具有不同的力学特性和破坏规律,因此那些针对普通混凝土建立的强度准则将不能完全适用于轻骨料混凝土。考虑到轻骨料混凝土和岩土材料具有相似的破坏特征,该文适当的调整了岩土材料的弹头型屈服函数作为子午线方程,并选取了William-Warnke模型的椭圆曲线作为π平面形状函数,建立了一个连续、光滑、封闭的弹头型轻骨料混凝土强度准则。该准则克服了二次抛物线型强度准则不光滑和椭圆型强度准则在高静水压力下过于保守的缺陷,能够较好的描述轻骨料混凝土破坏曲面的几何特征。利用最小二乘法量化了强度准则,通过与试验数据对比,验证了所建议的弹头型强度准则的合理性。

横观各向同性Drucker屈服准则

以Ｈｉｌ正交异性屈服准则为基础，讨论了横观各向同性条件下，工程中考虑体积变化的塑性屈服条件。建立了横观各向同性材料π平面上椭圆型屈服准则，对Ｄｒｕｃｋｅｒ屈服准则是一个修正和推广。

具有非线性强度包络线的双剪双参数统一强度准则改进式及其特征分析

通过应力莫尔圆分析证明现有的双剪双参数统一强度准则采用的强度包络线为线性包络线,在此基础上对原有准则作了改进,改进后的双剪双参数统一强度准则采用了抛物线和双曲线形强度包络线,能够更好地表征岩石的强度特性,特别是抗拉强度特性。对改进式所作的π平面极限线和子午线分析表明,采用抛物线和双曲线形强度包络线基本上不会改变原准则在π平面上的极限线形状,但子午线由直线改为曲线,极限面在主应力空间内分别为抛物面和双曲面,其锥顶距坐标原点也比采用线性强度包络线的要小。从锥形极限面的大小来看,具有双曲线形和抛物线形强度包络线的双剪双参数统一强度准则改进式要小于直线形的,且抛物线形的最小。

一种后继屈服函数及其在弹塑性有限元中的应用

构造了一种在π平面上为椭圆的后继屈服函数 ;并将其应用于干涉孔及冷胀孔问题的弹塑性有限元分析当中。从分析结果来看 ,该屈服函数的应用 ,不仅在冷胀孔问题方面取得了较好的分析结果 ,而且在干涉孔问题方面 ,分析结果也出现了和试验结果更为接近的趋势。本文提出的这种椭圆型后继屈服函数是通过改变屈服函数以解决弹塑性问题的大胆尝试 ,为改进弹塑性问题的求解方法提供了又一新的思路。

具有π/2性质的Minkowski平面的一个特征

证明了单位圆是Radon曲线,且具有π/2性质的M inkowski平面,是内积空间.

改进的岩体屈服准则在地下厂房稳定性分析中的应用

改进的岩体屈服准则集合了德鲁克-普拉格(D-P)屈服准则和摩尔-库伦(M-C)屈服准则的优点,计算结果更加符合实际,同时还避免了角点缺陷。将此改进准则开发进有限元程序中,通过一个小的三维有限元模型计算分析对比发现,改进的岩体屈服准则计算结果和理论规律相一致,说明了程序开发的正确性,在工程数值模拟计算中具有一定的实际应用意义。

基于研磨过程研究TNT/NNAP含能共晶形成机理

为了研究2,4,6-三硝基甲苯(TNT)/1-硝基萘(NNAP)含能共晶形成过程,采用粉末X射线衍射(PXRD),傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)和差示扫描量热仪(DSC)在0,10,20,30,40,50 s以及2 min时刻下,对TNT/NNAP体系进行了研究。PXRD结果显示,不同研磨时间下的TNT/NNAP,在衍射角2θ=25.8°处首先出现新衍射峰并逐渐增强,该衍射峰对应TNT/NNAP共晶的{211}晶面;FTIR结果显示,随着反应的进行,TNT中C—N—O的弯曲振动峰(716 cm^-1)发生蓝移且峰变得尖锐,TNT苯环上C—C的弯曲振动峰(734 cm^-1)发生红移;DSC结果表明,TNT/NNAP共晶形成过程中在50,61,65℃出现三个吸热峰。结果表明,TNT/NNAP共晶首先在{211}晶面堆积,氢键和π-π堆积在形成TNT/NNAP共晶中起关键作用,TNT/NNAP生成2个低共熔物,再转化为共晶,共晶的熔点为65℃。

Deduction of plastic work rate per unit volume for unified yield criterion and its application

A unified linear expression of plastic work rate per unit volume is deduced from the unified linear yield criterion and the associated flow rule. The expression is suitable for various linear yield loci in the error triangle between Tresca’s and twin shear stress yield loci on the π-plane. It exhibits generalization in which the different value of criterion parameter b corresponds to a specific linear formula of plastic work rate per unit volume. Finally, with the unified linear expression of plastic work rate and upper-bound parallel velocity field the strip forging without bulge is successfully analyzed and an analytical result is also obtained. The comparison with traditional solutions shows that when b=1/(1+ 3 ) the result is the same as the upper bound result by Mises’ yield criterion, and it also is identical to that by slab method with m=1, σ0=0.

Mohr-Coulomb等面积圆屈服准则的推导

文中指出了现有的Mohr-Coulomb等面积圆屈服准则的不完善之处,对该准则重新进行了详细推导,得到了更完善而且更简练的结果,以使计算工作量大大简化从而得到满意的结果。