利用广义应变比能进行结构损伤识别的数值研究

目前结构损伤识别大多是基于位移模态的试验结果进行的 ,但由于位移模态结果的局限性 ,很多情况下识别效果并不明显。本文基于应变模态的工作 ,利用应变模态识别得到的振型和频率结果 ,提出广义应变比能 (GSED)的概念。将其应用于结构损伤的识别中 ,具有识别效果明显、物理意义清晰的优点 ,GSED方法不仅可以判断损伤的存在与否 ,而且可以对损伤进行较精确的定位 ,在测试数据充分的情况下还可以大致判断出损伤的程度。最后通过对简支梁的数值仿真计算验证了方法的有效性。

脆性岩石广义多轴应变能强度准则及试验验证

通过分析脆性岩石多轴试验中的强度和破坏规律,在已有研究成果基础上,将其强度和破坏控制类型主要归结为3种:类型1,低静水压力时裂缝张开扩展,主要表现为张性微裂缝控制型脆性破坏;类型2,静水压力很高时,裂缝闭合,主要表现为摩擦滑移控制型延性破坏;类型3,处于两者之间时,微裂缝一部分张开,一部分闭合,主要表现为两者复合控制型脆延破坏。在分析脆性岩石强度的静水压力、中间主应力、最小主应力以及应力Lode角等4种效应的基础上,提出子午面上与Mohr-Coulomb准则包络线自然衔接的广义双曲线型破坏函数及八面体偏平面上光滑角隅型破坏函数,从而建立非线性广义多轴应变能强度准则。该准则包含单轴抗压和抗拉强度,在静水压力较低时,实质上它是Griffith-Murrell准则在多轴应力状态下的一种扩展形式,反映脆性岩石破坏类型1;在很高静水压力下该准则可转化为广义Mises准则,反映脆性岩石破坏类型2;而当静水压力较高时,该准则处于上述两种准则的过渡阶段,反映脆性岩石破坏类型3。最后,通过对不同种类岩石多轴试验结果的验证分析,表明该准则能够较为合理地描述上述4种效应,而且能够反映非线性强度特征和拉压强度的显著区别,可广泛地适用于各种脆性岩石。

广义地震应变能释放的多重分形特征

利用基于小波变换的多重分形谱估计方法,研究了以中国东西部地区为代表的板内地震活动和以新西兰、日本为代表的板缘地震活动广义应变能释放的多重分形特征。结果表明,中国东、西部地震活动广义应变能释放的多重分形特征有明显差别,新西兰与日本的地震活动广义应变能释放的多重分形特征也有明显不同;地震活动的多重分形特征与构造的复杂程度有关。

预测砌体墙板破坏荷载的广义应变能密度方法

为了揭示新板与基础板破坏荷载之间的关系,从面外均布荷载作用下砌体墙板的有限元模型中提取各单元的应变能密度,给出墙板的广义应变能密度概念.通过分析新板与基础板的广义应变能密度分布模式,提出了基于广义应变能密度预测砌体墙板破坏荷载的方法.算例分析表明,本文发展的方法与有限元的分析方法相比,虽然预测精度接近,但该方法具有建模过程简单、不受材料性质参数影响的优点;与屈服线方法相比,预测精度有较大提高.该方法能直接应用现有的试验数据或记录来预测新板的破坏荷载,为砌体墙板破坏荷载的预测提供一个新途径.

强震前后广义地震应变释放过程的丛集特征

利用基于小波变换的多重分形奇异谱估计方法,研究了部分强震前后地震活动广义应变释放过程的多重分形特征。结果表明,震中区附近一定范围内地震活动广义应变释放过程具有多重分形特征,但多重分形维数谱随η变化复杂,在强震发生前多重分形维数谱没有明显的变化。广义地震应变释放过程的多重分形奇异谱形态和Hausdorff奇异指数范围能提供更多关于地震活动过程的信息,特别当η取较大值时Hausdorff奇异指数范围在强震前明显变窄。研究还表明深源地震和浅源地震发生前广义应变释放过程多重分形特征存在明显不同。

广义应变花方法及其在川滇地区地应变率场计算中的应用

提出将工程测量中的平面应变花分析方法推广到地球球面上的广义应变花方法 ;并通过对已知位移和应变场的特例下的数值实验 ,比较常用的最小二乘配置法和广义应变花方法计算应变的精度 .结果显示广义应变花法应变的计算精度比最小二乘配置法高 .最后以中国川滇地区为例 ,利用GPS观测资料计算了地应变率场 ,并对计算方法和结果进行了分析讨论 .

基于单元广义应变差的管桁架结构损伤识别

在单元应变模态差基础上,提出了基于单元广义应变差法的损伤识别方法,该方法由冲击荷载作用下的结构位移时程响应求出单元应变时程响应,对全部时间点单元应变时程响应绝对值求和后得出单元广义应变。采用结构损伤前后的单元广义应变差作为网格结构损伤定位的识别指标,并以损伤单元广义应变差值大小确定损伤程度。通过对一个典型管桁架的数值模拟表明:该方法只需要一次冲击荷载作用下的时程响应,就能够有效地识别出结构损伤定位及定量,且抗噪声能力优于现有的基于单元应变模态差的识别方法。

广义平面应变锂离子电池柱形梯度材料颗粒电极中扩散诱导应力分析

柱形梯度材料是最有潜力的锂离子电池电极之一.为了研究恒压充电过程中柱形梯度材料颗粒电极下力学机理,以Li_(1.2)(Mn_(0.62)Ni_(0.38))_(0.8)O_2为例,讨论弹性模量、扩散系数和偏摩尔体积三个重要材料参数对应力场影响.并推导出非均匀柱形颗粒电极的扩散方程和力学方程.结果表明,柱形梯度材料纳米电极,沿着半径方向Mn的材料组分升高Ni的材料组分降低,其材料结构有利于降低最大径向应力和环向拉应力,有效地避免电极的力学失效现象.并根据计算结果,对梯度材料电极提出材料结构优化建议.

利用广义应变花法计算地应变场

根据GPS测量的速度计算地应变是地球动力学研究中非常有意义的一项工作,但计算时涉及数值微分,如何减小其计算误差是一个突出的问题。本文提出将工程测量中的平面应变花分析方法推广到地球球面上的广义应变花方法;并通过对已知位移和应变场的特例下的数值实验,比较常用的最小二乘配置法和广义应变花方法计算应变的精度。结果显示广义应变花法应变的计算精度比最小二乘配置法高。

应变状态的广义角应变表示方法

变形和应变是材料在受力或外界环境改变时的客观力学反应,而对该属性的描述是主观的。常规的应变状态表示方法由3个正应变和3个剪应变组成,这种表示方法在测试和表述方面存在诸多不便。为寻求新的应变状态表示方法,在常规剪应变定义基础上提出了一种更具普遍意义的剪应变-广义角应变。提出的广义角应变定义为任意角度的弧度改变量而不再局限于直角。在此基础上,基于应变理论中任意角度改变量的表达式,建立了广义角应变与常规应变状态表示方法之间的关系,并给出了由广义角应变返算常规应变状态的条件和具体方法。在考虑方向均匀分布基础上,着重研究了基于正四面体的广义角应变表示方法和基于等直角四面体的广义角应变表示方法。依据给出的方法,常规应变状态可以表示为这两种广义角应变;由这两种广义角应变也可以得到对应的常规应变状态。从而实现了应变状态的单一表示,即仅用6个广义角应变就可以表示三维应变状态而不必用3个正应变和3个剪应变的联合形式。研究成果为应变状态测试手段的研制开发和本构模型研究提供了新的思路。

基于广义最大周向应变准则的断裂特性研究

裂纹尖端应力场的非奇异性常数项(T应力)对脆性或准脆性材料的断裂特性及裂尖塑性区的形状和大小都有显著的影响。为了探究T应力对脆性或准脆性材料Ⅰ∼Ⅱ复合型断裂特性的影响规律,基于先前研究中提出的计及T应力影响的广义最大周向应变准则进一步讨论了T应力、裂纹尖端的临界距离r_(0)和泊松比v对中心裂纹圆盘试件的裂纹扩展路径以及临界应力强度因子的影响规律,并利用该准则对基于中心裂纹圆盘试件的断裂试验结果进行了有效评估。结果表明:与传统的最大周向应变准则相比,中心裂纹圆盘试件中由于负T应力的存在,会使得裂纹开裂角的绝对值减小,同时使得临界应力强度因子(断裂韧度)的值增加。考虑了T应力影响的广义最大周向应变准则能很好的对试验结果进行预测;并且在纯Ⅱ型时,基于广义最大周向应变准则的理论预测值比基于广义最大周向应力准则的理论预测值更接近试验值。

用广义应变法解钣的大挠度问题

1.方法简介 在结构的有限元分析中,不管是线性或非线性,目前广泛采用的仍然是假设位移函数,并以节点位移作为基本未知量的位移法,而广义应变法则以广义应变作为基本未知量。所谓广义应变是指描述物体应变状态的一组相互独立的应变参数,比如等轴力杆元。

广义应变的共轭应力

本文从 Hill功共轭原理出发 ,在客观性原理的基础上 ,提供了一个一般性的思路 ,给出了与广义应变共轭的客观应力的方法。

杭州湾跨海大桥监测系统中应变传感器的优化布点

传感器优化布点问题是大桥监测系统的重要研究课题之一,针对在建的世界上最长的跨海大桥之一———杭州湾跨海大桥,对健康与安全监测系统中应变传感器的优化布点问题进行了研究,该文主要通过基于结构应变模态得到的广义应变能密度对桥梁应变传感器布点进行分析,并且综合考虑实际测试的情况,结合恒载作用下结构的应变情况,得出大桥应变传感器的布点,实现结构状态信息的最优采集。

主应力方向对饱和松砂不排水单调剪切特性影响的试验研究

利用大连理工大学新开发的“土工静力–动力液压–三轴扭转多功能剪切仪”,针对相对密度为30%的福建标准砂,在不排水条件下控制试验过程中主应力方向、中主应力系数、平均主应力保持不变,进行了单调剪切试验。以此着重探讨了主应力方向对有效内摩擦角、有效应力路径及应力-应变关系的影响。研究表明,主应力方向对在不排水条件下饱和松砂的单调剪切特性具有显著影响。

中主应力对饱和松砂不排水单调剪切特性的影响

利用土工静力-动力液压-三轴扭转多功能剪切仪,针对相对密度为30%的福建标准砂,在不排水条件下控制主应力方向、中主应力系数、平均主应力保持不变,进行了单调剪切试验。以此着重探讨了中主应力系数对相变有效内摩擦角、峰值有效内摩擦角及有效应力路径的影响。研究表明,中主应力系数对在不排水单调剪切条件下饱和松砂的强度参数具有显著的影响,而对有效应力路径及应力-应变关系发展模式影响较小。基于广义双剪强度准则,从理论上探讨了土的强度参数对于中主应力的依赖性,并与试验结果进行了对比。

静力与动力组合应力条件下饱和松砂变形特性的试验研究

利用大连理工大学新引进与研制开发的土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,针对福建标准砂,在相对密度为Dr=3 0 %的松散状态下,在不同的三向非均等固结应力状态下进行了应力控制式循环扭剪试验和竖向-扭转耦合剪切试验,通过对比试验结果着重探讨了初始固结主应力方向与循环应力变化模式对饱和松砂动应力-应变关系特性的影响,并采用相对有效应力比峰值与广义剪应变作为参变量对应力-应变模式进行了探讨。试验结果表明,相对有效应力比峰值与广义剪应变之间符合良好的双曲线关系,初始固结主应力方向对砂土的应力-应变关系特性具有不容忽视的影响。

主应力方向循环变化对饱和松砂不排水动力特性的影响

利用新研制的土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪进行了主应力轴循环变化的多种模式竖向和扭转双向耦合循环剪切及普通循环扭剪试验。针对福建标准砂, 在均等固结条件下着重研究了振动过程中主应力方向的不同变化模式对饱和松砂不排水循环特性的影响。试验研究结果表明: 振动过程中主应力方向的变化方式对饱和砂土不排水动强度具有显著的影响, 在所采用的五种类型循环剪切应力路径中, 主应力方向连续旋转条件下的动强度最低。进一步的研究发现: 对于初始均等固结条件,分别采用初始平均有效固结压力和循环破坏次数归一化的循环孔隙水压力比与循环次数比之间的关系与振动过程中主应力方向变化方式无关, 这种归一化循环孔隙水压力比随广义剪应变的变化规律及累积广义剪应变与循环次数比之间关系均与振动过程中主应力方向变化方式无关。

复杂应力条件下饱和松砂孔隙水压力增长特性的试验研究

针对福建标准砂Dr=30%,在三向非均等固结条件下,利用新研制的土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪针对多种不同初始主应力变化方式进行了循环扭剪试验,讨论了初始主应力方向变化等初始固结条件对饱和松砂不排水条件下孔隙水压力变化规律的影响,对循环扭剪过程中主应力方向与中主应力系数的变化进行了分析,给出了孔隙水压力随循环次数的变化规律。结果表明:分别以最大孔隙水压力和液化破坏时循环次数归一化后的孔隙水压力比和循环次数比之间的关系依赖于循环剪应力幅值和初始主应力方向。而归一化后的孔隙水压力比与广义剪应变之间的关系和循环剪应力幅值、初始主应力方向无关,可以统一地采用双曲线模式表达,其中的两个待定参数依赖于初始主应力方向。

基于DIC技术的锈蚀钢筋混凝土表面开裂

为研究钢筋混凝土梁混凝土保护层锈胀开裂的全过程,基于数字图像相关(DIC)技术,采用数字散斑图像的匹配追踪分析方法,揭示氯盐环境中外加电流加速锈蚀条件下钢筋混凝土梁表面广义主应变场的时变演化规律.结果表明:混凝土梁内纵筋与箍筋的锈蚀均对试件表面的广义主应变分布场产生影响,并且锈蚀混凝土梁表面纵向初裂位置附近的广义主应变分布具有圣维南特性;使用DIC技术可以准确判断混凝土梁表面初始开裂的时间、位置以及裂纹的走向.研究方法与成果对于量化表征钢筋混凝土结构的锈蚀开裂全过程具有重要意义.