钢筋混凝土拱承载力分析的齐次广义屈服函数

为了解决弹性模量调整法应用于钢筋混凝土(RC)结构的难题,建立了矩形截面RC偏压构件的通用齐次广义屈服函数。充分考虑RC偏压构件的破坏机理,并利用二次函数建立了矩形截面RC构件的分段光滑压弯承载力相关方程。通过回归分析建立分区表达的截面特征函数,以综合考虑钢筋混凝土偏压构件的截面几何和材料性能对承载力的影响,在此基础上采用分数指数幂的一阶多项式建立矩形截面RC偏压构件的齐次广义屈服函数。利用单元承载比定义高承载单元的自适应识别准则,通过有策略地缩减高承载单元的弹性模量模拟RC拱结构高应力区域的刚度退化,并根据线弹性迭代分析确定RC拱的极限承载力,据此提出了RC结构承载力分析的弹性模量缩减法。通过与模型试验及增量非线性有限元法对比分析,验证了该文方法具有较高的计算精度与计算效率。

不同后继屈服函数在弹塑性有限元中的应用评估

构造了一种在 π平面上为椭圆的后继屈服函数 ,将该屈服函数、“Tresca”及“Misses型”后继屈服函数分别应用于干涉孔及冷胀孔问题的弹塑性有限元分析 ,并对这三种屈服函数在弹塑性有限元中的应用进行了评估。本文三种屈服函数在弹塑性问题中的应用评估对更有效地解决工程中的弹塑性问题有着实际的应用价值。

基于β-屈服函数的炭质泥页岩统一硬化模型

炭质泥页岩普遍存在于中国西南地区矿山高边坡的软弱夹层中,在雨水浸润作用下容易发生劣化,进而对矿山高边坡的稳定性产生不利影响。在复杂加载条件下,炭质泥页岩会发生弹塑性破坏,表现出应变软化和剪胀等特点。将炭质泥页岩视作超固结黏土,基于β-屈服函数建立了相应的修正统一硬化模型。与修正剑桥模型的应力—剪胀方程相比,该模型能够更为准确地描述炭质泥页岩的剪胀特性。此外,借助β-屈服函数,该模型能考虑屈服面几何形状对模型计算结果的影响,从而提高模型的计算精度。将模型计算结果与炭质泥页岩等材料的排水三轴压缩试验结果进行对比发现,拟合效果较好,表明模型能准确描述炭质泥页岩的力学特性。

包含应力一次至三次项的正交金属板材屈服函数

采用各向异性塑性张量来描述屈服函数,利用各向异性塑性张量的主、次对称性,并加入无迹条件与板材正交性条件,给出了适用于正交金属板材的包含应力一、二、三次项效应的三次应力屈服函数。相比于Hill屈服函数,新建立的屈服函数多了应力的一次项和三次项,能够更好地反映金属板材的真实塑性变形。

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．

依赖Tresca和双剪应力屈服函数均值的屈服准则

为使Mises屈服准则线性化 ,在HaighWestergard应力空间 ,将Tresca与双剪应力屈服函数相加并取其平均屈服函数来作为新的屈服准则简称MY(平均屈服 )准则 ,给出了该准则的数学表达式、屈服轨迹与单位体积塑性功率表达式·精度分析与算例表明 :MY准则是一个线性屈服准则 ,其与Mises准则最大误差不超过 3 9% ,平均误差不超过 1 95 % 。

圆管截面齐次广义屈服函数与结构极限承载力

为克服圆管截面广义屈服准则不满足比例加载条件,导致采用弹性模量调整法求解该类结构极限承载力时存在计算结果受荷载初值影响、计算精度受损等问题,利用回归分析和最小二乘法研究建立了圆管截面广义屈服函数的齐次多项式,通过误差分析确定了齐次化多项式的阶次;据此定义了圆管截面薄壁构件的单元承载比、承载比均匀度和基准承载比,为高承载比薄壁单元的判别及其弹性模量调整提供了动态判据,进而依据能量守恒准则建立了以单元承载比为基本参数的模量调整公式,结合下限原理提出了圆管截面薄壁结构极限承载力分析的弹性模量缩减法。研究表明,选取齐次化多项式的广义屈服函数能更加准确地考虑各项内力对结构极限承载力的综合影响,具有良好的计算精度和效率,可应用于复杂圆管截面薄壁结构的极限承载力分析中。

岩土类工程材料的蛋形屈服函数

针对岩土类材料,提出了一种蛋形屈服函数,并在此基础上写出了能够包含迄今常见屈服函数形式的表达式。给出了确定参数的方法及本构方程。

一种新的各向同性金属材料屈服函数

材料的屈服函数是建立相应的塑性本构关系以及进行塑性分析的首要条件,文章基于静水压对金属材料屈服无影响以及各向同性假设,将一般屈服函数进行泰勒展开,推导出包含应力1次~4次项的新型各向同性金属材料屈服函数以及相应八阶塑性张量。通过对该屈服函数退化,得到各向同性金属材料拉压屈服性能相同和不同条件下的屈服函数。利用Lode实验结果进行验证,结果表明,该屈服函数仅包含3个材料参数,并且对拉压屈服性能相同和不同的金属材料都有较好的适用性,具有较高的工程应用价值。

箱型截面的齐次广义屈服函数与结构极限承载力

针对目前箱型截面广义屈服函数为非齐次函数,采用弹性模量调整法求解箱型结构极限承载力时易出现计算结果受荷载初始值影响和计算精度受损的问题,建立了箱型截面的齐次广义屈服函数,并通过误差分析确定了齐次多项式的阶次,进而定义了箱型截面构件的单元承载比、承载比均匀度和基准承载比,建立了以单元承载比为基本参数的弹性模量调整策略,据此提出了箱形结构极限承载力分析的弹性模量缩减法;并通过算例对该方法进行验证,算例分析表明,该方法计算箱型截面结构极限承载力时,结果不受荷载初始值的影响,具有良好的计算精度和迭代稳定性.

关于破坏准则和屈服函数的总结

本文对３０多年来建议过的有关π平面和子午面的各种破坏准则和屈服函数的表达式进行分类和归纳，并认为继续进行这类问题的研究已经没有必要。

采用平面应变替代等双拉实验的各向异性屈服函数识别（英文）

各向异性屈服函数参数识别中经常需要完成等双拉实验,但这要求专用的实验技术或设备。采用基于传统单轴拉伸实验装置的平面应变实验取代等双拉实验,以提供相关实验数据,完成各向异性屈服函数的参数识别。运用基于平面应变实验的简易方法,对5xxx铝合金和Al Mg Si铝合金板材实现Yld2000-2d各向异性屈服函数的参数识别。结果表明,通过该方法预测的屈服应力、各向异性系数、屈服轨迹与实验值以及采用等双拉实验的预测值十分接近。因此,采用平面应变实验替代等双拉实验完成Yld2000-2d屈服函数参数识别的方法是有效的。

包含织构系数的任意应力状态下六角晶粒正交板材屈服函数理论研究

工程上往往采用Hosford屈服函数来描述正交金属板材屈服和塑性变形行为。但它要求板材的3个主应力必须与板材的正交轴同轴。针对这一的缺点,通过引入方向函数,分析方向函数与织构系数的关系,给出包含织构系数的任意应力状态下六角晶粒正交板材屈服函数。此屈服函数包含5个材料常数和5个织构系数,比Hosford屈服函数更具有一般性。利用新屈服函数推导了不同角度下金属板材各向异性指数r值和屈服应力与织构系数的表达式,实验证明新屈服函数对描述材料的塑性变形及屈服强度的拟合较好,为分析金属板材的力学性能提供了依据。

矩形钢管混凝土齐次广义屈服函数与桁架结构极限承载力

研究建立具有广泛适用性的钢管混凝土(CFST)矩形截面的齐次广义屈服函数(HGYF),据此提出CFST桁架结构极限承载力分析的高效、自适应弹性模量缩减法(EMRM)。首先以约束效应系数为自变量,利用高阶多项式拟合HGYF的待定系数,使之与不同的CFST矩形截面相协调;进而,通过回归分析建立CFST矩形截面的HGYF,并据此建立高承载单元的自适应识别准则。然后,通过自适应缩减高承载单元的弹性模量模拟结构的刚度损伤演化,由此确定CFST桁架结构的极限承载力。通过将CFST构件及结构两个层面的计算结果与模型试验及增量非线性有限元法结果对比分析,验证了该文建立的HGYF和EMRM具有良好的适用性与计算精度,且能够取得更高的计算效率。

建立土体屈服函数的方法研究

总结了建立土体屈服函数的6种方法,并以剑桥模型和修正剑桥模型为例,详细说明了使用应力剪胀关系法、热力学方法得到屈服函数的具体步骤。分析了这6种方法的优缺点,发现应力剪胀关系法、塑性应变增量法和热力学方法本质上都是由屈服函数的"等价物"来得到屈服函数,只是"等价物"的形式不同,分别为代数、几何和能量形式的等价关系。最后使用破坏函数类比法,在粗粒土常规三轴试验及真三轴试验结果的基础上,建立了一个粗粒土剪切屈服准则。

几种屈服函数的比较

应用等向压缩试验和三轴剪切试验2种参数测定方法和5种屈服函数计算了单向压缩、单剪和软土地基固结变形3个算例。计算结果表明,计算参数定义方法影响最大,屈服函数的影响比较次要,而且在π平面上选用较复杂的函数未必比简单的圆形函数更好。

框架结构箱型构件的通用齐次广义屈服函数

为了克服传统广义屈服函数的局限性,建立了适用于平面和空间框架结构,且对截面几何尺寸不敏感的箱型构件通用齐次广义屈服函数,提出了箱型框架极限承载力分析的高效线弹性迭代方法.首先,通过对比分析遴选出对截面几何参数不敏感的箱型截面广义屈服函数作为基准;然后,根据全面试验法确定了拟合配点,并通过回归分析建立了考虑轴力和双向弯矩联合作用的箱型截面通用齐次广义屈服函数;最后,结合弹性模量缩减策略,提出了箱型截面框架结构极限承载力分析的高效线弹性迭代方法.研究结果表明:建立的箱型截面通用齐次广义屈服函数不仅克服了普通广义屈服函数计算结果不稳定的缺陷,而且克服了现存齐次广义屈服函数存在的对截面几何尺寸敏感且不适用于空间结构等问题;建立的结构极限承载力分析的方法较传统的弹塑性增量分析法相对误差不超过3%,且计算时间不足传统分析法的10%,均表明本文建立方法的精确性和适用性.

粉末烧结材料压缩过程的修正屈服函数

本文通过理论推导确定了比较准确的泊松比与材料相对密度间的关系,进而根据Shima等人的相关理论推导出新的流动应力模型,最后,在上述基础上建立了一种新的用以描述粉末烧结材料压缩过程力学性能的修正屈服函数。通过与实验结果的对比表明,与其他屈服函数相比,本文提出来的修正屈服函数具有更高的计算精度。

工字型钢框架极限承载力分析的通用广义屈服函数

工字型钢构件空间受力下的精确广义屈服函数为隐式函数,不便使用,而现有的近似显式函数不能全面考虑截面几何参数的影响,在适用性和精度方面普遍存在问题。为此,通过合理选择工字型截面几何参数,研究建立了具有广泛适用性的工字型截面齐次广义屈服函数,据此提出了平面和空间受力下框架结构极限承载力分析的高效线弹性迭代方法。研究了工字型截面几何参数对广义屈服函数计算精度的影响;选择腹板面积与单翼缘面积之比γ1和翼缘宽度与腹板厚度之比γ2作为截面几何参数,通过回归分析建立了同时适用于平面和空间受力,且能够全面反映工字型截面几何特征的通用齐次广义屈服函数;通过有策略地缩减高承载单元的弹性模量,建立了工字型截面框架结构极限承载力分析的高效高精度线弹性迭代方法。通过对比分析验证了该方法具有良好的计算精度和效率以及较强的适用性。

钛、铝金属板料适用的正交异性屈服函数

在作者新近提出的正交异性任意次方式屈服函数的基础上,通过钛板屈服应力实验值的数理统计计算和文献[4]对铝板的计算,认定钛、铝板宜用八次方函数。对一些塑性变形问题的应用表明,其结果比用希尔早先提出的二次式屈服函数明显优越。