粉土剪切应力-位移关系曲线峰值后区特性试验研究

剪切应力-位移关系峰值后区发展特性是复活型滑坡和季节性滑坡剪切带强度参数合理选择与坡体稳定处治的关键问题。以江苏新沂地区粉土为研究对象,制备不同初始密实、湿度状态的土体试样,通过大变形剪切试验研究初始压实系数、含水率、法向约束荷载对粉土剪切应力-位移关系曲线峰值后区形态的影响规律。结果表明:低法向约束荷载条件下(25、50 kPa),粉土剪切峰值后区存在“二次硬化”现象,且“二次硬化”趋势随压实系数增加而增强,随初始含水率增加而减弱;“二次硬化”阶段内粉土摩擦角由残余强度阶段的3.4°增长至4.35°,黏聚力由残余强度阶段的2.643 kPa提升至8.135 kPa。

橡胶粗细集料含量对FRP约束橡胶混凝土应力-应变关系的影响

为研究橡胶粗细集料体积分数对纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer, FRP)约束橡胶混凝土应力-应变关系的影响,提出了橡胶粗细集料体积替换率的概念,并通过收集已发表文献的110组应力-应变关系试验曲线,分析了橡胶粗细集料体积替换率对FRP约束不同截面橡胶混凝土柱应力-应变关系关键参数的影响,基于分析结果建立了FRP约束橡胶混凝土的应力-应变关系模型和抗压强度模型,两个模型中均考虑了橡胶粗细集料体积替换率和橡胶混凝土截面形状的影响.模型评估结果表明:随着橡胶粗细集料体积替换率、FRP约束应力比和截面倒角半径比的增加,FRP约束橡胶混凝土的抗压强度均呈增大的趋势;建立的抗压强度模型可准确预测橡胶颗粒取代部分细集料或粗细集料的FRP约束橡胶混凝土抗压强度,平均误差仅为1.03;建立的应力-应变关系模型能够较好预测FRP约束橡胶混凝土的应力-应变关系曲线变化.

FRP约束混凝土的应力-应变关系

通过修正已有文献中提供的约束混凝土体积应变计算模型,并基于受定侧压力作用下混凝土的应力-应变关系模型,采用数值方法,全过程计算了具有被动约束特征的圆形截面纤维增强塑料(FRP)约束混凝土的应力-应变关系。结果表明,无论是对于具有强化特征还是具有软化特征的FRP约束混凝土,计算结果和实验结果及其他文献报道的实验结果均吻合良好。

FRP约束混凝土矩形柱有软化段时的应力-应变关系研究

随着侧向FRP约束条件的变化,FRP约束矩形混凝土可区分为强、弱约束两种状态,表现为应力-应变关系曲线是否有软化段。本文在国内外大量试验数据分析的基础上,给出了判断FRP强、弱约束矩形混凝土柱的界限值;随后,针对FRP弱约束矩形混凝土柱应力-应变关系进行了系统研究,认为在不同FRP约束条件下,软化段直线终点可近似认为均位于通过原点的同一条虚直线上,建议了峰值应力、应变及软化段直线刚度的计算方法,其应力-应变关系模型可采用二次抛物线加直线表达,所建议公式及模型预测结果与相关文献试验数据符合很好;最后,对FRP弱约束矩形截面混凝土柱的应力-应变关系进行了参数分析。

隧道开挖过程中应力释放及位移释放的相关关系研究

研究目的:隧道的开挖过程既是一个位移逐渐释放的过程,也是一个应力逐渐释放的过程,本文采用数值模拟的方法分析了两者的相关关系。研究结论:二维分析表明:地层移动与应力释放率之间存在一定相关关系,但不同点的位移以及它们随应力释放率的变化规律之间差异比较明显,单个地选择某一点的位移来描述洞周位移的释放是片面的,采用开挖体积损失率来描述洞周位移的释放更为全面。研究同时也表明,地层体积损失率与应力释放率之间基本上成线性关系,该关系可为确定合理的应力释放率或体积损失率(位移释放率)提供参考。

多工况应力和位移约束下连续体结构拓扑优化

将文［１］所提出的对拓扑变量的独立连续映射（ＩＣＭ）的拓扑优化方法应用于连续体结构，从而建立了统一的以重量为目标，考虑应力和位移约束的连续体结构拓扑优化模型。通过对位移一应力拓扑解和各工况下应力拓扑解的综合协调，进而对于协调拓扑解按照阈值完成从离散到连续的反演，并且采用分层与加权策略克服了“荷载病态”困难．给出的经典的二维平面问题和三维连续体结构拓扑优化算例表明，这种统一的模型由骨架结构发展到连续体结构的优化也是成功的．

FRP管约束混凝土的轴压应力-应变关系研究

目前FRP约束混凝土轴压应力-应变关系大都只考虑FRP管环向受拉。针对FRP管约束混凝土的轴心受压性能进行分析,考虑其承受压力造成约束模量降低的影响,在现有约束混凝土模型的基础上,提出一种考虑FRP管在双向受力情况下的应力-应变关系分析模型,并与试验结果进行了分析对比,分析结果与试验结果吻合较好。还依据这一模型进行了参数研究。

长期轴压下有初应力的CFRP约束混凝土柱应力-应变关系分析

为了研究有初应力的CFRP约束混凝土柱在长期荷载作用下的应力-应变关系,对有不同初应力的12个CFRP约束混凝土柱进行了三种模式的长期荷载试验,观测了初应力和长期荷载对CFRP约束柱的长期变形、峰值点应力、应变及应力-应变曲线特征的影响。试验结果表明,在长期荷载作用下,包裹CFRP后的构件比未包裹的长期变形小,并随初应力水平的提高,构件的长期变形增大;长期荷载对峰值点应力、应变的影响随初应力水平的提高而增大,在初应力水平较高时有减小的趋势;与短期荷载相比,长期荷载作用后的应力-应变曲线特征没有发生明显变化。在此基础上,选取ACI 209-92模型和Findley模型分别作为混凝土和CFRP的徐变模型,提出了CFRP约束混凝土柱长期变形的计算方法,并针对三种加载模式,分别建立了长期荷载下CFRP约束混凝土柱的应力-应变关系计算模型,结果表明模型的计算曲线与试验曲线吻合较好。

应力和位移约束下的板壳结构截面优化

将准则法和数学规划法相结合,根据满应力准则将应力约束化为动态下限,借助单位虚载荷法将位移约束转化为设计变量的近似显函数,建立了满足应力和位移约束的优化模型.为了解决多变量的大型优化问题,根据对偶理论将上千设计变量的优化模型转化为几个变量的对偶模型,并通过二次规划求解.以MSC/Nastran软件为结构分析的求解器,借助MSC/Patran软件为开发平台,完成了板壳结构截面优化程序.程序完全和Patran及Nastran融为一体,在Patran中建立模型,利用Nastran分析计算,根据优化结果对设计变量调整,再用Nastran进行结构重分析,反复迭代直到结构重量收敛.算例表明程序的合理性和有效性,能够满足工程设计的需要.

具有动应力和动位移约束的离散变量结构拓扑优化设计方法

讨论了动应力、动位移约束下离散变量结构拓扑优化设计问题· 首先给出问题的数学模型 ,然后用拟静力算法 ,将结构惯性力极值作为静载荷施加到结构上 ,求得结构的动位移和动内力 ,将考虑动应力约束和动位移约束的离散变量结构拓扑设计问题化为静应力和静位移约束的优化问题 ,然后利用两类变量统一考虑的离散变量结构拓扑优化设计的综合算法进行求解·

FRP约束混凝土圆柱有软化段时的应力-应变关系研究

试验研究了不同数量、不同类型(高强度、高弹模、高延性)FRP约束混凝土圆柱的应力-应变关系,发现其应力-应变关系曲线可能有软化段也可能没有软化段。指出FRP约束混凝土圆柱的轴向最大应力主要与侧向约束强度或侧向约束刚度有关,而轴向极限应变除了与该两个参数有关外,还与FRP的轴向极限拉应变有关。基于试验及搜集到的数据,提出判断FRP约束混凝土圆柱有无软化段的侧向约束强度与混凝土强度比界限值。基于对FRP侧向约束刚度和强度、FRP轴向极限拉应变、混凝土强度及弹性模量等参数的分析,提出了FRP约束混凝土圆柱有软化段时的峰值应力、峰值应变、极限应力及极限应变计算公式。最后,建议了两个确定FRP约束混凝土圆柱有软化段时的应力-应变关系模型。与大量试验数据的比较表明,本文建议的公式和模型与试验结果均符合较好。

CFRP约束高强混凝土方柱应力-应变关系分析模型

目的研究CFRP(碳纤维增强塑料)约束高强混凝土构件的性能及基本受力特点,建立其应力-应变关系模型.方法通过不同加固形式的9组试件,对碳纤维布约束高强混凝土方柱的应力-应变关系进行了试验研究,考虑了碳纤维布用量、粘贴方式、纤维布条带间距等因素对约束效果的影响.结果给出了碳纤维布约束高强混凝土方柱峰值应力和峰值应变的计算公式及其应力-应变关系模型.结论不论是纤维布条带包裹,还是纤维布完全包裹的试件,加固后高强混凝土柱体的抗压强度都有一定的提高;其中纤维布用量增大时,抗压强度增强;全包试件比条带式包裹承载力增强效果显著.加固后试件的应力-应变曲线的下降段趋于平缓,延性有所提高,但破坏时仍具有较大的脆性.

应力和位移约束下桁架拓扑优化的有无复合体方法

按照独立连续拓扑变量的思想 ,将有无复合体模型由构造应力约束问题发展为应力与位移约束问题 ,用于桁架结构拓扑优化 .基于该文提出的位移约束与拓扑变量关系的近似显式 ,建立了具有应力、位移约束下桁架结构拓扑优化的有无复合体模型 ,用序列二次规划算法求解 .数值结果令人满意 .这一工作表明独立连续拓扑变量的提出对于结构拓扑优化的研究是有价值的 .

应力和位移约束下连续结构的有效拓扑优化方法

为了解决在拥有位移与应力多个约束条件下,以减少结构重量为目标函数的拓扑优化中多约束难处理的问题,本文研究了以位移约束、应力约束、应变能约束重量最小化为目标的拓扑优化关系。通过对目标函数与约束函数的解析敏度推导,证明了它们之间的等价性。得到的准则方程表明:在最优结构中,单元质量与该单元应变能之比等于结构总质量与结构总应变能之比。由于迭代准则方程中的各项都可以在ANSYS有限元分析中直接提取,也不必计算乘子,从而减少了优化过程中的函数调用次数,加快了优化速度。两个算例说明了该方法的简单、高效与适用性。

三种不同截面形状FRP约束混凝土应力-应变关系的试验研究

通过对 2 1个三种不同截面形状的FRP约束混凝土短柱的全过程试验研究 ,证实了不同截面形状的FRP约束混凝土具有相似的应力 -应变全过程曲线 ,但由于其有效约束的差异 ,即使混凝土短柱强度和FRP含量相同 ,其全过程曲线的一些特征值也各不相同。结合国内外相关试验结果 ,给出了统一的适用于不同截面形状的应力 -应变关系方程 ,并给出了以约束刚度 βj

土压力-位移关系的应力路径试验研究

提出了一种通过应力路径试验研究土压力-位移关系的方法。通过室内应力路径试验得到了土压力-应变关系,结合由理论分析得到的位移-应变关系,最终得到土压力-位移关系。与某实例的有限元模拟结果对比,证明该方法是有效的。

具有动应力、位移和稳定性约束的离散变量桁架结构布局优化设计算法

给出了在动应力、动位移和动稳定约束下离散变量结构布局优化设计问题的数学模型,用“拟静力”算法,将具有动应力约束、动位移约束和动稳定约束的离散变量结构布局优化设计问题化为静应力、静位移和静稳定约束的优化问题,然后利用两级优化算法求解该模型.优化过程由两级组成,拓扑级优化和形状级优化.在每一级,都使用了综合算法,并且在搜索过程中都根据两类设计变量的相对差商值进行搜索.对包含稳定约束和不包含稳定约束的优化结果做了比较,结果显示稳定性约束对优化结果产生较大的影响.

箍筋约束高强混凝土应力-应变本构关系模型

针对箍筋约束高强混凝土,优选6种典型模型对172根方形截面短柱在轴压作用下的峰值强度和延性进行预测.误差分析结果表明:Nagashima模型与Legeron模型的计算精度相对较高.最后,基于大量试验数据对Nagashima模型及Hong模型进行修正,修正模型精度较高且便于应用.

FRP约束圆柱混凝土受压应力-应变关系模型

为建立纤维增强复合材料(FRP)约束圆柱混凝土受压应力-应变关系模型,分析了国内外305个轴心受压FRP约束混凝土圆柱试件的试验结果。分析表明,纤维特征值、FRP层合结构和加载方式是影响FRP约束圆柱混凝土受压应力-应变关系的3个主要因素。通过分析试验结果和已有的模型,提出了一个考虑上述3个因素的改进的FRP约束圆柱混凝土受压应力-应变关系模型,该模型包括强化型和软化型两种类型。比较表明,该模型与试验结果的符合程度好于已有模型。

环向预应力FRP约束混凝土圆柱应力-应变关系

环向预应力FRP能够对核心混凝土提供主动约束,避免FRP的应力滞后问题,增强约束效果。在设计时若采用非预应力FRP约束混凝土的计算模型和应力应变关系模型,将会造成很大的误差。引入与环向预应力大小有关的初始约束应力和有效约束应力,并依据已有的试验数据和有限元模拟,提出了环向预应力FRP约束混凝土圆柱的峰值应力和峰值应变、极限应力和极限应变的计算模型;分析了环向预应力FRP约束混凝土圆柱的初始弹模,借鉴已有的FRP约束混凝土的应力-应变关系模型,提出了环向预应力FRP约束混凝土圆柱的三线性应力-应变关系模型,计算结果与试验结果吻合良好。