基于加速老化试验的硅泡沫材料时变本构模型研究

硅泡沫材料的老化及力学性能退化是相关结构全寿命、可靠设计时须关注的重要因素。通过硅泡沫加速老化试验和老化后材料的单轴压缩试验,获得不同温度、不同时间老化后硅泡沫的应力-应变关系。以试验数据为基础,分别以Blatz-Ko模型、Ogden Hyperfoam模型为基础提出材料时变本构模型,基于阿伦尼乌斯加速关系和分子老化动力学方程,对本构模型参数与材料老化时间和温度关系用最小二乘法拟合,建立硅泡沫材料单轴压缩的时变本构模型。对建立的时变本构模型进行试验验证及有限元分析验证。结果表明:基于Ogden Hyperfoam模型建立的硅泡沫时变本构模型能表征硅泡沫在不同温度、不同老化时间后的压缩行为,为硅泡沫结构的性能退化仿真与寿命设计提供基础。

渗透溶蚀对高混凝土坝长期变形影响的数值分析

为实现渗透溶蚀对高混凝土坝长期变形影响的量化分析,以累积Ca 2+溶蚀量为中间指标,提出了室内快速溶蚀试验所得材料性能演变规律到现场混凝土坝的应用方法;在此基础上,引入环境损伤因子,构建了考虑环境损伤的高混凝土坝非定常时变本构模型,并推导了其黏性应变增量的计算方法。某高拱坝计算结果表明:坝体混凝土的渗透溶蚀导致大坝位移年极值及极值间年变幅均增大,溶蚀100 a后坝顶径向位移增加1.7%,而实测位移HST统计模型所得拟合均方差与最大位移的比例为2.1%,由此表明溶蚀引起的长期位移增量容易被环境荷载的波动及监测误差等因素所隐蔽,进而在研究混凝土坝长期变形时,可不单独考虑坝体混凝土渗透溶蚀的影响,但应注重研究能反映大坝变形时空特征转异的监控分析方法。

基于MSC.Marc的高混凝土坝非线性时效变形量化的程序实现

变形是混凝土坝结构性态的综合反映,尤其是时效变形,是评价大坝结构性态转异和长效服役健康状况的重要指标.针对坝体混凝土徐变和坝基岩体蠕变等材料固有时效变形特征所引起的混凝土坝时效变形,组建了适合高混凝土坝变形的坝体、坝基非线性时变本构模型,并研究了三维应力状态下的时效变形方程,提出了基于Drucker-Prager屈服函数的坝基岩体蠕变分段准则;在此基础上,基于通用商业有限元软件MSC.Marc,研究了本文所建非线性时变本构模型的二次开发程序实现方法,进而实现对高混凝土坝固有时效变形的量化分析.通过算例验证了基于MSC.Marc进行二次开发的可行性和正确性,某高混凝土重力坝固有时效变形的正反分析结果表明了所建模型的工程实用性.