结构与土接触面的弹黏塑性本构模型

基于Goodman接触面单元,在Clough--Duncan双曲线关系式的基础上改进了三元件宾厄姆体,建立了结构与土接触面的弹黏塑本构模型,使用ABAQUS的FRIC子程序对该模型进行了二次开发.通过改装的应力控制式结构-土接触面剪切试验仪进行了接触面长期剪切试验,验证了该接触面本构模型.研究结果表明:结构与土接触面的弹黏塑本构模型能较好地模拟接触面的力学特性和时间效应;正应力对结构与土接触面的力学行为影响较大,正应力越大,接触面的时间效应越显著.

秸塑复合材料的非线性黏弹塑性分析

在拉伸试验中,秸塑复合材料在加载和卸载时滞后回线表现出明显的非线性特征。在不同水平荷载下的蠕变试验中,响应为非线性黏弹塑性,其黏塑性应变可从卸载后的恢复曲线中可得到。在蠕变试验中,黏塑性响应描述为时间和应力水平的幂次函数。黏弹塑性响应采用Schapery非线性黏弹塑性模型,该模型假设黏弹性柔量是时间的幂次函数。对实验数据采用最小二乘法进行拟合,确定Schapery非线性黏弹塑性模型中的各个参数,并利用该模型对不同应力水平下秸塑复合材料的蠕变行为进行预测。最后,将实验结果与理论结果进行了对比。结果表明:Schapery非线性黏弹塑性模型对表征秸塑复合材料的黏弹塑性行为具有足够的精度,可用来预测不同应力水平下秸塑复合材料的蠕变特性。

从本构模型研究到试验和光纤监测技术研发

为研究土的基本性质,验证土的本构关系,监测建筑岩土结构,进行了以下5方面的研究:①土的次弹性本构模型和弹黏塑模型;②一维应变黏性土沉降计算;③一维应变下黏性土非线性蠕变和压缩;④双室三轴装置、真三轴加载装置、非饱和土–结构界面直剪装置和土钉抗拔箱等试验技术的研发;⑤岩土结构光纤监测技术研发。研究结果表明:①次弹型模型较合理地描述土的非线性应力–应变关系和重要的剪应力产生剪胀或剪缩和平均应力产生偏应变(或剪应变);②等效时间得到的蠕变率适合任何加载历史或路径。土的蠕变率只与土的应力–应变状态点有关,与如何到达该点的过去的历史或者路径无关;③一维弹黏塑性模型是严格推导出来的非线性流变模型,适合任何加载条件和状态;④假设A方法低估了沉降,逻辑上是错的;假设B方法是对的,但用非线性流变模型的耦合固结分析不方便使用,由此提出了一基于假设B的简化方法,可适合各种应力–应变状态和加载–卸载–再加载情况;⑤一个有极限的非线性函数很适合土的非线性蠕变和非线性压缩;⑥刚柔结合的真三轴加载装置很好地解决了加载干扰问题和土样应力–应变不均问题,直剪仪可测非饱和土与结构界面的强度参数,土钉抗拔箱可控制可监测多种参数,可用于研究土钉在多种条件下的抗拔力及其机理;⑦两种光纤技术有其优点,可用于岩土结构监测。

香梨果肉循环压缩时蠕变特性及累积塑性变形的预测

为了了解香梨果肉循环压缩时的蠕变行为,实现循环压缩时累积塑性变形的预测,本文测试了香梨果肉组织在3种较低应力水平下循环压缩的蠕变-回复特性,采用黏弹塑模型和威布尔模型分别对所有循环压缩时的各蠕变-回复曲线进行拟合,并分析了2种模型各参数在不同循环压缩时的变化及显著差异性,最后基于2种模型采用合适的模型参数分别构建了预测香梨果肉循环压缩时累积塑性变形的方程。结果表明:黏弹塑模型和威布尔模型都可以较稳定拟合香梨各次循环压缩时的蠕变-回复曲线,拟合度不仅较高且基本相同,蠕变段和回复段拟合的决定系数R2平均值分别为0.983和0.979;从2种模型构建的预测方程对香梨果肉循环压缩累积塑性变形预测比较来看,黏弹塑模型的预测方程预测精度较高,在30次循环压缩时累积塑性变形预测相对误差仅为5.66%,更适用于预测香梨果肉疲劳失效。

软土参数反分析方法及其在沉降预测中的应用

沉降预测与控制是当前客运专线设计、施工组织的关键技术,为保证沉降预测的准确程度,必须合理选取计算参数。采用黏弹塑(西原)模型模拟土骨架,并结合软土变形的大位移、大应变及渗透固结的特点,建立模拟施工过程的软土路基双重非线性固结分析有限元模型。以实测信息与计算信息的相对残差平方和最小为目标,引入考虑测点观测精度的加权值,建立根据多种测试信息进行参数反分析的目标函数,并采用Monte-Carlo法和可变容差法相结合的优化技术,对目标函数进行约束优化,较好地解决了可变容差法易于陷入局部最优解的难题。通过参数分组、初步试算、综合调整等步骤,建立了分阶段多层次动态施工反分析方法,从而使反分析所得计算参数具有明确的物理意义。实际工程应用表明,参数反分析方法本构关系清楚、物理意义明确,所得计算参数能较好地反映现场的实际情况,可准确预测沉降。