隔振器广义弹塑性力学模型建模与应用研究

钢丝绳隔振器是一种最常用的干摩擦隔振器。它具有强非线性,性能重复性很差,通常解析法很难为之建模。应用广义弹塑性模型对具有干摩擦特性的钢丝绳隔振器进行了力学建模。模型物理概念清晰,建模过程简单,可以很好地解释和描述钢丝绳隔振器的静刚度渐软特性和动刚度的振幅依赖性。以HGGS-1200钢丝绳隔振器为例,说明了建模过程及试验验证。证明这一模型同时符合静态、振动和冲击试验结果,能够较准确地描述钢丝绳隔振器的力学特性。该方法可从易于得到的静态试验结果直接获取钢丝绳隔振器振动和冲击特性,具有较高的工程应用价值。

一个考虑颗粒破碎的堆石料弹塑性本构模型

基于广义塑性理论建立了一个考虑堆石料颗粒破碎的弹塑性本构模型。模型采用随平均应力增加而减小的峰值摩擦角和特征点摩擦角来反映堆石料因颗粒破碎而表现出的峰值应力比与剪胀应力比的非线性,在此基础上确定塑性流动和加载方向向量;运用指数型压缩函数建立依赖于体积应变和平均应力的压缩参数λ,并构造随平均应力与剪应力水平而变化的塑性模量表达式。模型共有8个参数,均可通过等向或单向压缩和三轴压缩试验确定。为验证本文模型的合理性,依据试验资料确定了3种不同堆石料的本构模型参数,并对典型三轴压缩试验进行了模拟。3种材料的模型预测结果与试验数据均吻合良好,表明本文模型可合理反映了颗粒破碎对堆石料强度与变形特性的影响。

软粘土卸载特性计算模型研究

本文从三个方面对软粘土的卸载特性进行了理论研究。采用太沙基—维固结理论,编制了内嵌固结计算的修正剑桥模型程序,对软粘土卸载强度进行了分析。推导了基于修正剑桥模型的孔压表达式并编制了相应的程序对软粘土的卸载孔压特性进行了研究,结果显示,在伸长条件下,孔压先由零逐渐发展到负的最大值,然后又逐渐减小至零,突破零位后,发展成为正孔压并最后达到正的最大值。围压越大,产生的负孔压的极值越大,最终的正孔压越小。将传统边界面模型的线弹性卸载过程改进为弹塑性,建立了软粘土的边界面广义弹塑性模型,从而使边界面模型可用于分析软粘土卸载过程中的塑性变形问题。理论分析结果与试验进行了比较验证,证明理论研究方法是可行的。

沉箱式靠船防波堤结构地震响应数值分析

针对沉箱式靠船防波堤结构在地震作用下的安全性评估问题,基于有限单元法,采用考虑砂土液化模式的广义弹塑性本构算法建立沉箱式靠船防波堤二维断面计算力学模型,开展地震波作用下结构时间历程动力响应数值模拟研究,并根据计算结果对结构的安全性进行评价。研究结果表明:在峰值0.1g的多遇地震作用下,沉箱式靠船防波堤结构的最大水平和竖直加速度放大倍数约为1.6,符合地震波在分层土体中传播的一般规律;在多遇地震作用下,防波堤的整体抗滑安全系数和主要沉箱构件的最不利抗倾和抗滑稳定性系数均大于设计标准;在峰值0.2g的罕遇地震作用下,广义弹塑性本构模型可以准确模拟地震过程中,地基粉细砂层的孔隙水压力上升和抗液化安全系数降低的过程。在此基础上,计算模型可以准确评估沉箱式靠船防波堤在地震作用下的累积变形量,从而充分论证防波堤结构在罕遇地震下的可靠性。