基于微态方法的耦合韧性损伤的弹塑性本构模型

基于广义连续介质力学提出了一个热力学一致性的耦合微态韧性损伤的弹塑性本构模型。该模型遵循Forest的微态方法,在有限变形中提出引入额外的微态损伤因子及其一阶梯度以考虑材料的内部特征尺度。通过广义虚功原理得到了微态损伤的补充控制方程,对亥姆霍兹自由能进行扩展,得到了新的包含微态损伤变量的损伤能量释放率,在微态损伤的正则化作用下,采用隐式迭代更新局部损伤和应力等状态变量。基于Galerkin加权余量法,推导了以传统位移和微态损伤为基本未知量的有限元列式。利用该数值模型,对DP1000材料的单向拉伸实验和十字形零件的冲压实验进行了应变局部化与材料断裂的有限元分析。结果表明,该微态弹塑性损伤模型可以得到一致的有限元模拟响应曲线并收敛到实验曲线,从而避免发生网格依赖性问题。

桥梁动力弹塑性分析方法对比研究

为明确纤维模型和分离式模型在应用于桥梁抗震分析中的差异,本文利用通用有限元软件ABAQUS,采用混凝土弹塑性损伤模型,对某连续刚构桥建立了分离式模型。考虑桥墩高宽比变化,进行了罕遇地震下的弹性与弹塑性动力时程分析,并将结果与纤维模型分析的结果进行对比研究。分析表明:在弹性状态,两种模型的分析结果受桥墩高宽比影响较小,能得到较一致的解答;在弹塑性阶段,纤维模型具有更高的计算效率,但对于弯曲破坏不明显的桥梁结构其分析结果并不能反应桥墩的真实损伤情况,对于弯曲破坏显著的桥梁结构却不失为一种有效的工程分析方法;应用分离式模型进行弹塑性动力分析,能够直观地反映桥梁结构的损伤分布,是一种更为合理更为精细的弹塑性动力分析方法。

弹塑性动力时程分析若干问题的分析与探讨

分析并探讨了弹塑性动力时程的主流分析软件(ABAQUS)关于混凝土及钢管混凝土的本构关系、特殊情况下单元的选取、高振型阻尼比的影响、混凝土在重力作用下的本构关系和算法选择等方面的问题,并提出了相应解决方法,经理论分析与实际工程验证,其方法是可行的。此外,还对弹塑性动力时程分析软件的使用提出了建议。

弹塑性动力时程分析概述

本文简要介绍了弹塑性动力时程分析的目的、原理和方法，对目前弹塑性动力时程分析软件的基本假定、模型、算法等方面作了扼要的描述和比较，并对上述软件的使用作出了建议。

复杂高层结构大震弹塑性静力和动力分析对比研究

本文在基于大型通用有限元软件ABAQUS的基础上，利用ABAQUS丰富的单元及材料库、强大的非线性计算功能，并采用相应的计算模型和数值计算方法，对复杂高层结构罕遏地震作用下进行了弹塑性动力分析，并和Pushover分析结果及振动台试验结果进行了初步的对比研究，认为弹塑性动力时程分析方法更为合理、计算结果更为精确，是在罕遏地震作用下结构验算更为可靠的分析方法。

动力弹塑性时程分析的方法及其应用

本文对现有的弹塑性分析方法进行了概述，重点介绍了动力弹塑性时程分析的理论、优点和基本方法，及该方法在东莞一实际工程中的成功应用，对于动力弹塑性时程分析方法在高层、特别是超限高层分析中的推广应用提供了有益的参考和借鉴。

动力弹塑性时程分析方法的二次开发研究

本文对基于材料本构关系的动力弹塑性时程分析方法的发展状况进行概述，针对其不足进行了二次开发研究，编制了相应的计算程序，通过验证，计算结果可靠，具有较高的实用价值。

钢框架-钢筋混凝土核心筒结构的动力弹塑性分析

基于大型通用有限元软件ABAQUS对一钢框架-钢筋混凝土核心筒结构的动力弹塑性性能进行了初步研究，研究了这类结构体系在地震作用下的混凝土损伤机制和框架与核心筒之间的剪力分配等，本文的研究成果可为同类研究提供参考。

应用纤维单元模型的钢筋混凝土框架结构损伤与失效分析

应用纤维单元模型对钢筋混凝土结构进行损伤分析,并定义了钢筋混凝土构件的损伤准则和结构整体损伤准则.对一钢筋混凝土悬臂柱进行了损伤分析,结果表明,纤维单元模型能以很低的计算成本获得很高的计算精度,并能很好地模拟柱竖向剩余承载力的退化过程.对一个4层的钢筋混凝土框架结构进行了损伤分析,结果表明,所有框架底层柱的损伤发展趋势相同,然而轴压比大的柱总滞回耗能小、累积破坏更明显、结构延性较差,其首次超越破坏的阈值较轴压比小的柱大;结构薄弱层的损伤发展过程与单个柱的损伤发展过程相似,表现为地震动加速度峰值时刻的损伤迅速发展,其余时刻的结构损伤指数缓慢增加.

基于细观损伤的岩石受压本构关系模型研究

结合岩石破坏特征,将岩石变形分解为弹性变形和由于微裂缝滑移的塑性变形两部分,由此提出一种细观损伤单元,发展了一类细观损伤物理模型,并从细观层次上解释岩石受压应力-应变关系中的非线性和应变软化现象;基于平衡和变协调条件,建立弹塑性受压本构关系模型,并建议了塑性变形的简化计算方法,利用统计损伤理论和优化算法,确定损伤演化方程,并探讨模型参数与围压的经验关系,进而建立起基于特定围压下的岩石损伤本构关系预测方法.该方法与已有试验结果相比较,结果吻合较好.

混凝土动力本构模型的基础理论与建模应用综述

混凝土结构分析问题中动力荷载下混凝土的动力本构模型研究日益重要。为对建立混凝土动力本构关系的基础理论有系统的认知和了解其应用,对其进行了总结,简述了在建立混凝土动本构方面的应用,对混凝土动力本构模型的理论发展趋势作了展望。并对当前混凝土动力本构模型的应用做了概括评述,并指出了混凝土动力本构的可行研究方向,为建立混凝土动力本构模型提供指导。

地震作用下大断面隧道衬砌结构的动力损伤特性

基于混凝土材料的动力损伤特性,建立了其弹塑性损伤本构模型,将该模型应用于强震区某大断面隧道工程,分析了不同地震波入射方向、地震波强度和围岩条件下隧道结构的地震响应与动力损伤规律,探讨了大断面隧道结构的地震损伤特性和破坏机理。研究结果表明:地震波垂直、水平两种入射条件下两者衬砌的压主应力、加速度响应形态相似,但水平入射条件下衬砌结构的应力、加速度响应相较于垂直入射条件更加剧烈;水平入射时衬砌的动力损伤远大于垂直入射时的动力损伤,且动力损伤主要集中于拱腰与墙脚处;围岩条件对隧道衬砌结构的拉主应力响应以及动力损伤有显著影响,V级围岩条件下衬砌结构的最大拉应力是IV级围岩下的5.7倍;隧道结构的地震响应与动力损伤特性也受地震波强度的影响,随着地震波强度增大,应力、加速度响应峰值以及最大动力损伤量均呈现非线性增大趋势,动力损伤随之加剧且由拱腰和墙脚处逐渐向外扩展;在强震区软岩隧道抗震设计以及运营期间震后加固修复应着重注意动力损伤集中的部位。

深部洞室开挖卸荷分区破裂机制的动力分析

随着地下工程开挖深度的增加,深部岩体将处于高应力和复杂的地质环境中,产生与浅埋洞室破坏模式迥异的分区破裂现象。深部洞室在动力卸荷作用下,基于应变梯度理论和损伤软化模型,建立了弹塑性损伤软化动力模型,推导了含有应变梯度项的运动方程、平衡方程和边界条件,提出相应的破坏判据,采用Runge-Kutta方法和Matlab数值软件求得不同卸载时刻围岩附加位移场、应力场和开挖后围岩总位移场、应力场,得到深部洞室围岩分区破裂的动态形成过程和发展规律。由理论计算值与地质力学模型试验实测值对比分析得知,围岩的径向位移、径向应力和切向应力出现波峰和波谷交替振荡的变化规律,理论计算得到的破裂区和非破裂区的宽度和数量与试验实测值有很好的一致性,证实了该模型分析分区破裂现象的适用性,对以后深部地下工程围岩变形破坏和支护设计提供理论支持。

考虑混凝土应变率变化的高拱坝非线性动力响应研究

提出一种新的应变率相关的混凝土非线性弹塑性损伤模型,采用此模型对混凝土拱坝的非线性地震响应作了分析。在综合考虑坝-地基-库水动力相互作用和坝缝非线性接触的基础上,着重研究了混凝土应变率相关效应及加载历史对混凝土极限强度等重要参数及拱坝响应的影响,并与采用不考虑应变率影响的混凝土损伤模型计算结果进行了对比分析。结果表明,拱坝考虑横缝作用后的坝面应变率分布不同于整体拱坝。应变率分布形态不仅可以很好地表征拱坝的振动形态,而且对于高拱坝的动力响应的影响也不可忽略。

边坡的开挖及其地震动力响应分析

通过研究岩石的损伤弹塑性本构关系,参考西龙池水电坝坝址左岸含裂隙岩质高陡边坡的地质材料,运用有限元软件对其进行了建模,截断边界,引入无限元,模拟边坡在强地震载荷下的动力学响应,根据实际工程的需要,对库底及岸坡进行开挖,并对开挖后的边坡进行动力响应分析。

考虑损伤与结构面影响的高应力地下洞群开挖反馈分析

针对猴子岩水电站地下厂房区高地应力环境和围岩岩性及其结构特点,将考虑损伤与结构面影响的弹塑性应变软化模型应用于厂房洞群的开挖反馈分析中。分析结果表明,由于岩体内层理不发育,Ⅲ、Ⅳ级结构面仅局部发育且无明显的优势方位,围岩损伤特征主要与地应力场有关,拱肩和边墙是损伤重点发生部位;结构面显著地影响了围岩变形量值,相比于不考虑结构面的情况,两者围岩位移相对差最大可达34.43%;考虑损伤与结构面的双重影响后,除主厂房顶拱浅表层个别测点外,多数测点的位移计算值与监测值吻合较好。

动力扰动效应影响下软岩蠕变损伤模型研究

动力扰动效应严重影响着边坡工程和地下岩土工程的安全稳定性,为描述动力扰动效应影响下软岩蠕变损伤变形的演化规律,基于动力扰动效应影响下软岩蠕变损伤过程中黏度系数的演化规律,采用新型协同损伤计算方法,实现蠕变损伤各阶段黏度系数演化的定量化表达。基于协同损伤效应影响下软岩蠕变各阶段黏度系数的新型演化方程和改进的牛顿体元件,采用元件模型的方法,建立软岩一维蠕变损伤模型。在此基础上,引入塑性流动法则,建立协同损伤效应影响下软岩的三维蠕变损伤模型。依据动力扰动效应影响下软岩的蠕变试验数据,采用Levenberg-Marquardt优化算法,验证所建一维和三维蠕变损伤模型的正确性,并确定模型参数。结果表明:所建一维和三维蠕变损伤模型均能较好地描述动力扰动效应影响下软岩的时变变形,尤其是加速蠕变阶段。并对蠕变损伤模型的关键参数进行了敏感性分析,详细分析所建蠕变损伤模型的正确性和适用范围。

基于损伤的密肋壁板结构抗震性能分析

采用滞回耗能与退化刚度的组合,提出密肋壁板结构的层间地震损伤模型;分析基于累积损伤的密肋壁板结构层间动力可靠度;同时结合密肋壁板结构的自身特点,建立密肋壁板结构的弹塑性力学模型;最后给出密肋壁板结构在不同破坏状态时的损伤指数范围和密肋壁板结构三水准抗震设计地震损伤目标的建议。分析表明:密肋壁板结构在遭遇小震时基本完好,遭遇中震时具有良好的耗能性能,在遭遇大震时具有良好的抗倒塌能力。结构地震损伤模型能较好的反应结构在各震害等级下的损伤程度。

弹塑性损伤本构关系的显式积分算法研究

首先引入弹塑性损伤本构关系,分别从材料软化与残余应变两个方面,描述伪脆性材料的非线性行为.针对结构动力分析中的强非线性问题,给出了弹塑性损伤本构关系的显式积分算法.算法中引入算子分解的思想,将弹塑性本构关系分成塑性与损伤两个模块.首先求解塑性模块,根据有效应空间塑性演化公式,采用前进欧拉算法,直接构造塑性演化的预测值,并且根据屈服函数的漂移构造了误差限公式,作为衡量显式算法精度的指标.将塑性模块求解的结果代入损伤模块,可以方便地求得损伤变量的演化,并最终得到更新后的应力.整个求解过程不需要迭代,可最大程度的算法稳定性.将论文建立的本构关系显式算法与结构分析显式算法结合,构造了结构显式分析方法,并模拟了两个经典算例,算例结果验证了论文方法的有效性.

混凝土本构关系研究现状及发展

对混凝土本构关系模型,从新兴交叉学科的研究成果对混凝土本构关系发展的影响和在特定环境下混凝土本构关系的新成果两个角度来评析混凝土本构关系研究的发展。指出为了适应混凝土的复杂加载和破坏的特点,将多种模式组合,如塑性断裂、粘弹塑性、塑性损伤、内时塑性、内时损伤等理论交叉将会得到进一步加强。此外,有关动力分析、随机因素的本构关系值得深入的探讨。