黏弹-双曲线Drucker-Prager塑性模型应力更新隐式算法

黏弹-塑性模型是由黏弹性模型与塑性元件串联而成,可视为黏弹-黏塑性模型中黏塑性黏度参数趋于0的一种极限情况,为黏弹性材料的结构破坏分析提供了一个途径。把黏弹-塑性模型的应变增量分解为黏弹和塑性增量两部分,考虑黏弹性应变历史,把黏弹性积分型本构关系在一个时步内线性化,定义与时间增量相关的剪切模量和体积模量,导出应力递推公式,把黏弹-塑性本构积分转化为与弹塑性相似的形式。针对由黏弹性和双曲线Drucker-Prager塑性、各向同性硬化的黏弹-塑性模型,通过黏弹性预估和塑性校正"二步"算法实现对应力的更新,给出完全隐式算法和最终的计算公式。算例比较分析表明,由于迭代过程中仅需要简单的函数计算,该算法具有很好的收敛性。一般经过2次迭代运算后,屈服函数值已达到10-10的量级,应力点便返回到屈服面上。

黏弹-Perzyna黏塑性有限元法应力更新隐式算法

黏弹-黏塑性耦合模型的黏弹性部分由弹簧、黏壶和Kelvin链串联而成,黏塑性部分为双曲线型DruckerPrager屈服函数、各向同性硬化和Perzyna黏塑性流动模型。基于黏弹性蠕变柔度,通过定义与弹性问题相对应的与时间增量相关的黏弹性剪切模量和体积模量,导出增量递推形式的本构方程。为保证算法的收敛和稳定性,把Perzyna黏塑性流动方程转化为与弹塑性相似的一致性条件,建立黏塑性增量因子单侧逼近其收敛值的N-R迭代算法。最后,给出应力更新完全隐式算法和最终计算公式。分别采用黏弹性、黏弹-塑性和黏弹-黏塑性本构关系对一地基蠕变模型进行三维有限元分析和比较,结果表明,本文算法具有较高的计算效率和稳定性。

考虑小应变刚度特性的软土边界面模型与应用

基坑开挖导致周边土体经历复杂的加卸载应力路径,传统的本构模型难以同时反映此过程中土体的超固结和小应变刚度特性。在现有的边界面模型中,引入土体小应变刚度特性,提出软土边界面模型小应变刚度修正方法。基于一种高效的半隐式应力更新算法,将改进后的边界面模型采用UMAT子程序二次开发嵌入有限元软件ABAQUS中,并应用于某地铁车站深基坑开挖工程的数值模拟。分析结果表明,采用改进模型准确地反映了上海地区典型土层的小应变状态本构关系和土体的应变刚度相关性;由于改进的边界面模型能够同时反映土体超固结和小应变刚度特性,计算的围护结构变形与现场监测数据吻合较好。

关于返回映射算法中应力的四阶张量值函数

针对各向同性材料,基于一组相互正交的基张量,建立了一套有效的相关运算方法.基张量中的两个分别是归一化的二阶单位张量和偏应力张量,另一个则使用应力的各向同性二阶张量值函数经过归一化构造所得,三者共主轴.根据张量函数表示定理,本构方程和返回映射算法中所涉及到的应力的二阶、四阶张量值函数及其逆都由这组基所表示.推演结果表明:这些张量之间的运算,表现为对应系数矩阵之间的简单关系.其中,四阶张量求逆归结为对应的3×3系数矩阵求逆,它对二阶张量的变换则表现为该矩阵对3×1列阵的变换.最后,对这些变换关系应用于返回映射算法的迭代格式进行了相关讨论.

考虑中间主应力效应的损伤钢管混凝土构件承载力分析

混凝土三参数统一强度理论在Haigh-Westgaard空间的偏平面上的边界线为十二边形,通过调整中间主应力的影响系数消除角点的奇异性,根据相关流动准则推导基于标量损伤的弹塑性本构方程,考虑了混凝土材料的随动强化效应,结合塑性损伤理论给出了应力计算的数值方法,编制了相应的Fortran语言程序,并将其用于钢管混凝土构件承载能力的计算,计算结果验证了所用模型的预测能力。

基于Runge-Kutta算法的硬化土模型二次开发

硬化土模型在描述软土和较硬土的变形特性上有较好的表现,文章结合有限元软件ABAQUS中的UMAT二次开发平台,编写了硬化土本构模型子程序,提高了硬化土模型的泛用性,并提出了通过Newton-Rapson迭代、Runge-Kutta迭代等数值方法求解任意应变增量对应的应力增量,最后通过室内三轴压缩试验数据验证了程序的正确性和合理性。

混凝土的一种标量损伤弹塑性本构模型

荷载作用下材料性能的劣化是混凝土结构的微观损伤机理,其宏观表现为结构刚度的折减和承载力的降低。论文推导了基于不可逆热力学过程的弹塑性标量损伤本构,给出时间离散的屈服准则。采用基于向后Euler法的应力更新算法——两步图形返回的最近点投影法,推导了满足迭代结果收敛假设的塑性参数及算法刚度张量,给出了空间梁单元本构积分算法的Jacobi矩阵。将模型用于混凝土简支梁的承载力试验模拟,与计算数据对比表明了模型和算法的合理性和有效性。

LS-DYNA用户自定义材料模型开发与验证

当DYNA材料库中不包含所需要的材料模型时,用户可以自定义材料,生成新的DYNA求解器,进行问题的求解。其中需要采用数值算法求解本构方程组时,半隐式的图形返回算法体现了其良好的使用性。通过对一个简单的理想弹塑性模型的求解公式的推导,进一步阐述了这种方法以及编写材料程序的基本过程,并采用单单元模型验证了所编写程序的正确性。

基于五参数统一强度理论的刚构桥地震损伤分析

混凝土五参数统一强度理论在主应力空间偏平面上的边界线为十二边形,可通过调整中间主应力的影响系数消除角点的奇异性,以单位体积材料当前塑性耗能及其断裂能的比值定义损伤变量,根据相关流动准则推导混凝土的弹塑性损伤本构关系。该模型可同时考虑混凝土材料中间主应力的影响、高应力状态下的静水应力效应、拉压异性和随动强化效应等,不考虑循环荷载下的刚度折减。由图形回归法给出应力更新的数值方法,编写了相应的Fortran语言程序,并将其用于大跨度连续刚构桥地震损伤的模拟,计算结果验证了所用模型的预测能力。

某型铜材料动态力学性能的数值模拟研究

采用一种高效的应力更新算法，运用Fortran语言编写Johnson—Cook本构模型的Vuamt子程序，模拟材料在高速冲击工况下的动态力学性能，研究塑性大应变、高应变率以及温度软化作用对材料力学性能的影响。

Side population cells isolated from KATO Ⅲ human gastric cancer cell line have cancer stem cell-like characteristics

AIM: To investigate whether the side population (SP) cells possess cancer stem cell-like characteristics in vitro and the role of SP cells in tumorigenic process in gastric cancer. METHODS: We analyzed the presence of SP cells indifferent human gastric carcinoma cell lines, and then isolated and identified the SP cells from the KATO Ⅲ human gastric cancer cell line by flow cytometry. The clonogenic ability and self-renewal were evaluated by clone and sphere formation assays. The related genes were determined by reverse transcription polymerase chain reaction. To compare tumorigenic ability, SP and non-side population (NSP) cells from the KATO Ⅲ human gastric cancer cell line were subcutaneously injected into nude mice. RESULTS: SP cells from the total population accounted for 0.57% in KATO Ⅲ, 1.04% in Hs-746T, and 0.02% in AGS (CRL-1739). SP cells could grow clonally and have self-renewal capability in conditioned media. The expression of ABCG2, MDRI, Bmi-1 and Oct-4 was different between SP and NSP cells. However, there was no apparent difference between SP and NSP cells when they were injected into nude mice. CONCLUSION: SP cells have some cancer stem celllike characteristics in vitro and can be used for studying the tumorigenic process in gastric cancer.