基于J-Q双参数准则的材料裂纹体失效评定曲线工程化研究

针对应力三轴性对裂纹尖端应力应变场的影响,讨论了均匀材料裂纹体的断裂准则,建立了基于J^Q双参数准则的失效评定曲线。利用有限元数值解的结果,得到了失效评定曲线中各参量的工程估算方法。通过实例,对本文所建立失效评定曲线的计算方法和现有的计算途径进行了比较。

基于J～Q双参数准则的含缺陷焊接接头失效评定曲线(Ⅰ)

针对应力三轴性对裂纹尖端应力应变场的影响 ,结合均匀材料裂纹结构应力应变场的研究成果 ,提出了能反映焊接接头裂端实际应力应变场的J～Q双参数准则 ,并在此基础上得到了含缺陷焊接接头失效评定曲线的建立方法。通过有限元计算 ,分析了材料组配以及裂纹几何对文中所建立的焊接接头失效评定曲线的影响。基于工程实际 。

基于J～Q双参数准则的含缺陷焊接接头失效评定曲线研究(Ⅱ)

基于均匀材料裂纹结构应力应变场解的研究现状 ,考虑了应力三轴性对焊接接头裂纹尖端应力应变场的影响 ,建立了基于J～Q双参数准则的焊接接头失效评定曲线。对于焊接接头力学不均匀性对J积分和三轴性应力因子Q的影响 ,利用有限元数值解研究了J积分和Q因子的分布规律 ,结合工程实际 。

用双参数准则确定含裂纹偏心柱的极限承载力

将含裂纹偏心受压柱的柱子曲线（φ－λ曲线）按照破坏方式分为两类：屈服控制型和从屈服向断裂过渡的混合型。对于混合型含裂纹偏心核，提出了临界转变长细比λ０的概念，建立了用双参数准则（屈服准则和断裂准则）确定极限承载力的方法，并推出了相应的稳定系数的解析公式。还可以含Ⅰ型裂纹的箱型截面柱作算例，具体分析了裂纹、偏心距对φ－λ曲线的综合影响。

基于Park-Ang损伤模型的网壳结构地震作用下双参数准则研究

基于性能的抗震设计方法要求将结构划分为多个性能状态,并合理定义结构的性能指标。该文基于Park-Ang损伤模型,根据网壳结构的位移与耗能在地震作用下的响应特点,提出由最大变形与塑性耗能两项无量纲参数非线性组合的双参数模型。结合我国抗震规范、网壳结构自身特性与以往学者的研究成果,通过四个性能点LS-1、LS-2、LS-3与LS-4将网壳结构划分为五种性能状态:基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏与倒塌。通过216组考虑不同跨度、矢跨比、屋面质量、杆件尺寸与地震作用的覆盖性算例,拟合得到模型的待定参数取值,进而提出适用于网壳结构的双参数准则,在四个性能点LS-1、LS-2、LS-3与LS-4处相应的指标(D)值分别为0.3、0.6、1.0与∞。以两个大型网壳振动台试验验证准则的有效性和普适性。结果表明,该文提出的双参数准则与各性能点的指标值能够体现网壳结构的性能状态,具有良好的有效性和普适性。该准则可服务于网壳结构基于性能的抗震设计方法与地震风险评估。

双参数抛物型Mohr强度准则及其材料破坏规律研究

详细推导了双参数抛物型Mohr强度准则的一系列公式。首先,根据简单拉伸和压缩试验推导了该模型参数的公式,讨论了第一主应力和第三主应力之间的关系及破坏模式;然后,定义了摩擦角和破坏角,导出了相应的公式,并且给出了两者之间关系表达式。双参数抛物型Mohr强度准则既可描述剪切破坏模式,又可描述受拉破坏模式,且其对单轴抗压和抗拉强度比没有限制,所推导的破裂角公式可以为今后宏观裂纹开裂方向的计算和破坏模式的确定提供理论基础;而Griffith准则只是双参数抛物型Mohr准则的一种特殊情况。

具有抛物线型强度包络线的双剪双参数统一强度准则改进式及其应用

通过应力莫尔圆分析发现 ,现有的双剪双参数统一强度准则在形式上可看成是对具有直线型强度包络线的Mohr Coulomb强度准则的改进 ,适用于对具有线性强度包络线的岩石作力学分析。对具有抛物线型强度包络线的岩石 ,通过对现有的双剪双参数统一强度准则作相应的非线性化处理 ,导出了具有该类型强度包络线的双剪双参数统一强度准则改进式 ,改进式可用于对承受高压的硬岩和软岩作强度分析。另外 。

双剪双参数统一强度准则改进式及其应用

通过莫尔圆分析发现,现有的双剪双参数统一强度准则在形式上可看成是对具有直线型强度包络线的Mohr Coulomb强度准则的改进.由于直线型强度包络线对岩石的抗拉强度特性解释不好,不如双曲线型强度包络线.为此,通过将现有的双剪双参数统一强度准则做相应的非线性化处理,导出了具有双曲线型强度包络线的双剪双参数统一强度准则改进式,并将其用于对静水压力条件下圆形巷道围岩的弹塑性分析.

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。

双参数抛物型Mohr强度准则研究

详细推导了双参数抛物型Mohr强度准则的一系列公式,并推导出仅含岩石强度比和单轴抗压强度的Mohr强度准则公式。在公式推导过程中发现双参数抛物型Mohr强度准则的限制条件,强度比m≥3;通过理论推导发现单轴压缩试验中破裂角与强度比之间存在函数关系,进而提出仅由单轴抗压试验确定岩石Mohr强度准则;验证了巴西劈裂试验测定岩石抗拉强度的合理性。

基于双参数断裂准则的剩余强度预测

双参数断裂准则为一种估算结构剩余强度的简单方法,然而原始推导过程应用了一些假设。为了给出更严谨的证明,从Neuber公式出发严格推导双参数断裂准则公式。用试样的初始裂纹长度代替临界裂纹尺寸,以简化该准则。运用简化的双参数断裂准则估算M(T)、C(T)试样以及复杂结构(三孔拉伸试样)的剩余强度。结果表明:运用简化的双参数断裂准则估算M(T)、C(T)试样的剩余强度时,估算误差在7%以内;运用简化的双参数断裂准则估算复杂结构(三孔拉伸试样)的剩余强度时候,估算误差在5%,说明双参数断裂准则可以用于加筋壁板剩余强度的预测。

焊接接头断裂准则工程化应用方法

针对单参数J积分反映焊接接头断裂场的困难 ,作者提出了一个适合于焊接接头裂端场的J～Q双参数准则。为了更加适合于工程实际应用 ,对双参数准则中的各参量进行了工程简化 ,通过有限元计算表明 ,新的简化方法能够更好地反映焊接接头裂端场的实质 ,并为焊接接头的安全性评定奠定了基础。

含裂纹体焊接接头J-Q断裂准则的工程化方法

针对单参数J积分在焊接接头裂端场应用的困难,提出一个适合于含裂纹体焊接接头裂端场的J-Q双参数准则。为了能够在工程实际中应用,从改变焊缝材料性能的角度出发,利用有限元数值解对Q因子的分布规律进行了讨论,通过直线回归得到了该参量的工程计算方法,并对J-Q双参数断裂参量在断裂场中的有效性进行了验证,从而得到了焊材变化时焊接接头裂纹体裂端场的工程估算方法。

性能参数对混凝土柱破坏指数的影响

不同破坏准则对混凝土柱的破坏程度评价结果存在一定差异。针对已有抗震研究多考虑最终破坏指数与构件破坏程度的对应关系,未考虑不同破坏准则与构件性能参数选取对评估结果合理性的影响。以混凝土柱为研究对象,计算了极限状态下位移角与位移角限值比值、承载力与峰值承载力比值、变形与变形能力比值与双参数准则、延性准则破坏指数之间的相关系数,分析了破坏指数与破坏现象、破坏规律的吻合程度,探讨了几种性能参数对不同破坏准则的适用性。结果表明:极限状态下混凝土柱的变形能力值离散性最小,与位移角比值、承载能力退化值的相关性最低,更适合应用于破坏准则研究;双参数破坏准则计算结果受组合系数β的取值影响显著,反映的混凝土柱破坏趋势与承载力变化规律、试验现象存在较大差异;由延性破坏准则计算得出的破坏指数能反映位移角比值、承载力退化值、变形能力值对破坏的影响规律,考虑变形能力极限的延性准则能更好地量化混凝土柱的破坏。

基于双剪强度理论的混凝土板极限冲切承载力计算方法

将混凝土板的冲切破坏简化为平面应变问题,采用双剪应力三参数强度准则对冲切破坏时的混凝土板剪压区的复合应力进行分析,得到了剪压面上的极限竖向剪应力,利用静力平衡条件求得混凝土板的极限冲切承载力计算公式。与国内外246个试件的试验数据进行比较表明,该公式的计算结果与试验结果吻合良好。计算公式的计算模式概念清晰,可供结构设计时参考。

双曲网壳简谐荷载下的动力破坏指标

用有限元软件ANSYS对多个单层双曲抛物面网壳算例进行简谐荷载时程分析,针对不同荷载频率及逐渐增大的荷载幅值,通过变换网格形式和高跨比,对结构进行系统的全过程动力响应分析。利用建筑结构基于位移和能量的双参数破坏准则的模式,将结构最大位移与塑性累积耗能进行组合建立了动力强度破坏的双参数判别公式,以动力破坏指标判定结构的破坏程度,并得出在一定范围内动力破坏指标与极限位移的对应关系。与原有网壳结构动力破坏准则相比,应用动力破坏指标可更有效地评价单层双曲抛物面网壳的动力破坏程度。

木结构双参数地震损坏准则及应县木塔地震反应评价

根据应县木塔层间模型(比例为110)的拟动力试验结果,考虑材料性能劣化和残损状态,得到了木塔实体结构四线型非线性恢复力模型;根据能量等效,分析计算了在选择的地震波作用下相应层的最大位移及不同损坏状态下各层的耗能;提出古建筑木结构的双参数地震损坏准则,初步划分了震害等级及标定参数。通过对地震引起的残损指标的计算,指出在烈度8度的地震影响下,应县木塔二、三层有倒塌的可能;在烈度7度的地震影响下,这两层可能产生严重破坏。发现在地震作用下,木塔各层倾斜和残损部分耗能能力的降低是木塔损坏加剧的重要因素。

双曲网壳地震作用下的双参数破坏准则

考虑网格形式和高跨比的变化,用有限元软件ANSYS对多个单层双曲抛物面网壳算例进行地震时程分析。采用全过程动力响应分析方法研究其失效特点,利用建筑结构基于位移和能量的双参数破坏准则的模式,将结构最大位移与塑性累积耗能进行组合建立了动力强度破坏的双参数准则,以动力破坏指标判定结构的动力破坏程度。与原有网壳结构动力破坏准则相比,应用双参数准则和动力破坏指标可以更有效地评价单层双曲抛物面网壳在地震作用下的动力强度破坏程度。

混凝土多孔砖砌体房屋抗震可靠度分析

通过对混凝土多孔砖砌体房屋结构的抗震可靠性研究,提出了基于概率地震烈度所对应的地面运动加速度峰值分布的可靠度计算公式和采用将各烈度地震对应的峰值加速度概率进行离散化处理的方法,基于作者早期的混凝土多孔砖墙片试验的结果推导出该结构水平最大位移和累积能量耗损的双参数破坏准则,分析了混凝土多孔砖砌体房屋结构在不同地震设防区的抗震安全性能及其影响因素。

弹丸冲击贯穿有限厚混凝土材料靶板的背面成坑效应

弹丸冲击贯穿有限厚混凝土靶板后,靶板背面有大块的混凝土剥落,形成近似的锥形坑。为了研究背面弹坑半锥角θ这一作为混凝土靶板贯穿后破坏范围问题研究中的重要参量,将贯穿问题等效为轴对称条件下的冲切破坏问题。采用双剪应力三参数强度准则及刚塑性模型,得到了极限应力圆的包络线方程,给出了轴对称破坏机构,进而求得θ值的表达式。理论计算结果与数值模拟结果、实验数据三者之间吻合度较好。研究表明,θ值由混凝土材料抗压强度与抗拉强度比值决定。基于上述研究,提出在混凝土中掺加钢纤维以提高有限厚靶板抗贯穿能力的实际方法,并进行了弹道实验。实验结果表明,贯穿破坏后靶板碎片的数量及θ大幅降低,显示了高含量异型钢纤维混凝土在抗贯穿方面的适用性。