广义非线性强度理论体系

广义非线性强度理论用一个表达式统一描述各种材料在π平面及子午面上的非线性强度特性,形成了一个全新的非线性强度理论系统,使非线性强度理论从适用于某一类特定材料的单一非线性强度理论发展到可以适用于众多不同材料的广义非线性强度理论,完善了强度理论体系。广义非线性强度理论包含了一系列现有的和可能有的单一非线性强度理论,如Mises准则、SMP准则等。利用土、岩石和混凝土强度试验结果验证了广义非线性强度理论适用于多种材料的优越性。

广义非线性强度理论在岩石材料中的应用

在已提出的广义非线性强度理论的基础上,结合岩石材料的力学特性,建立了岩石广义非线性强度理论,该理论在π平面上的破坏函数为介于SMP准则和Mises准则之间的光滑曲线,在子午面上的破坏函数为幂函数曲线.通过已有不同岩石的真三轴试验数据对岩石广义非线性强度理论的验证表明,岩石广义非线性强度理论可以广泛地适用于各类岩石,描述其π平面上及子午面上的非线性强度特性;并利用5种不同类型岩石的真三轴试验结果对岩石广义非线性强度理论和Hoek—Brown准则进行比较,反映了所提岩石广义非线性强度理论的优越性.

广义双τ^2强度理论在土压力计算中的应用

为了验证土压力计算公式的可行性,基于广义双τ2强度理论,推导了粘性土的主动土压力与被动土压力计算公式,运用三向应力计算公式克服了Mohr-Coulomb屈服准则的不足,使土压力计算更符合实际.以一工程实例进行计算,并与朗肯土压力理论、双剪强度理论结果进行对比,结果显示,基于广义双τ2强度理论计算的主动土压力能充分考虑土体的粘性,克服了朗肯主动土压力值偏大的缺点;被动土压力计算中考虑了土体的屈服变形,所得结果比其他方法的计算结果小,但可直接应用于工程不需考虑变形较大时的被动土压力折减.此外,探讨了中间主应力系数对土压力的影响.研究结果对复杂应力状态下土压力的计算和挡土墙的设计具有参考价值.

广义非线性强度理论形状参数研究

姚仰平等提出的广义非线性强度理论,将各种摩擦材料的非线性强度理论统一起来,使统一后的非线性强度理论能够合理地反映各类摩擦材料的强度特性。在广义非线性强度理论体系中,形状参数α是影响在π平面上破坏曲线形状的重要因素之一,因此,需要对形状参数进行如下研究:(1)将广义非线性理论应用于各类砂土中,根据其在π平面上破坏曲线特性,在判断该破坏曲线凹凸的基础上,得到砂土形状参数α临界值与破坏应力比参数Mf之间的关系;(2)通过对几个经典砂土真三轴试验结果的整理,验证广义非线性强度理论对砂土破坏特性的预测能力,并在此基础上建立该理论中形状参数α和破坏应力比参数Mf的线性关系。因此,在实际应用时,仅通过三轴压缩试验即可得到三维应力条件下的强度包线。

基于广义非线性强度理论的土的应力路径本构模型

复杂应力状态在自然界和工程中普遍存在,材料在复杂应力状态下的变形和强度特性是一个基本问题.基于各国学者已取得的多种材料的强度试验结果,系统研究了各种材料强度的基本特性,提出了广义非线性强度理论,并给出变换应力的应用方法.研究土在复杂加载条件下的变形问题时,提出土在充分接近的两条加载应力路径下所产生的变形基本相等的观点,以此为基础建立了土的应力路径本构模型,通过定义一个新的加卸载准则将模型扩展用于循环加载条件,发现模型可较合理地模拟试验结果.

基于广义非线性统一强度理论的隧道塌落拱分析

基于广义非线性统一强度的剪切破坏理论,在平面应变状态下,根据极限上限定理和隧道顶部的围岩塌落机制,在耗散能中引入了包含曲线型破裂面方程的目标函数,建立了围岩中任意断面的隧道顶部围岩的塌落机制。基于塑性位势理论,考虑塑性应变增量与塑性势函数的应力梯度成正比,由此得出了在速度间断线上任意点内能的耗散率;再运用虚功原理,建立内能耗散率和外力做功相等的关系式,从而通过变分原理得出了隧道顶部塌落面的解析表达式,由该表达式计算出隧道顶部塌落面的形状。以圆形断面隧道为例,对影响塌落拱形状的隧道半径和中间主剪应力系数等相关参数进行了讨论分析。由此得出:在平面应变状态下,隧道顶部围岩塌落体的宽度和高度随着中间主剪应力系数的不断增大而减小;塌落面的高度随着广义非线性统一强度参数的不断增大而增大,而塌落面的宽度则不断减小;塌落宽度和塌落高度随隧道半径的增大而增大。

黄土的非线性强度特性

广义非线性强度理论用一个表达式统一描述π平面及子午面上的非线性强度特性,形成了一个全新的非线性强度理论系统,适用于各类材料。本文通过黄土的真三轴和普通三轴实验,讨论了π平面及子午面上黄土的强度特性,结果表明广义非线性强度理论可以比较好地适用于具有强结构性的黄土。

砂土的应力路径本构模型

将微元应力路径线性逼近,转变成与其充分接近且易于计算应变的等平均应力微元和等应力比微元,计算任意加荷应力路径所产生的塑性应变,建立了双屈服面的砂土应力路径本构模型.模型体现了岩土塑性理论分量屈服和非关联流动法则的要求,在p,q平面内根据双线性的屈服线确定了加卸载准则.结合广义非线性强度理论采用变换应力三维化方法简单、合理地使模型实现三维化.通过试验数据的验证表明,砂土应力路径本构模型可以合理地描述各种应力路径下砂土的变形和强度特性.

线性变换应力空间及其应用

基于广义非线性强度理论,提出了一种新的变换应力方法,将广义非线性强度理论变换为另一应力空间内的Mohr-Coulomb准则。在新的线性变换应力空间内,材料的强度特性符合Mohr-Coulomb准则,从而广义非线性强度理论可在新应力空间内以Mohr-Coulomb准则的形式应用。通过在新的线性变换应力空间内对2种黏土的强度、应力-应变关系试验结果的分析验证了此变换方法的有效性。

拉压异性材料含受压圆孔大平板的极限分析

探讨了广义双剪应力强度理论在平面应力状态下的屈服轨迹及其方程式 ,并用于拉压异性材料圆孔受内压的极限分析 ,得到了与拉压比有关的弹性极限内压力 ,弹塑性区的应力、弹塑性内压力与弹塑性分界半径之间的关系、塑性区的最大半径和最大内压力 。

混凝土材料的三维弹塑性本构模型

广义非线性强度理论将材料的强度特性分解为4个相互独立的因素,由4个材料参数分别描述,在主应力空间内的强度面连续光滑,存在连续的偏导数。将广义非线性强度理论作为屈服函数,以塑性剪应变作为硬化参数,将塑性剪应变与剪应力之间建立分段函数关系,采用非关联流动法则,建立混凝土材料的三维弹塑性本构模型。本构模型中各参数意义明确,通过材料试验结果对本构模型的验证表明,所建立的三维弹塑性本构模型可较好地描述混凝土材料的三维变形与强度特性,进一步可用该材料模型对混凝土结构进行多维非线性受力分析,为结构设计和分析提供依据。

基于随机有限元方法的地面雷达支耳连接结构可靠性评估

支耳连接结构广泛存在于地面雷达机械系统中,其可靠性对于雷达装备安全具有重要影响。因此,采用随机有限元方法和广义强度干涉理论对其进行结构可靠性评估。首先构建支耳连接结构参数化有限元模型,将载荷、材料、几何等随机参数作为随机变量,评估结构可靠性,并进行参数灵敏度分析。研究结果表明,随机有限元方法能有效评估不确定工作环境下结构可靠性,为雷达支耳连接结构的可靠性分析及其优化设计提供了理论依据。