基于非线性弹性地基梁的地下矿山充填开采覆岩移动规律研究

为了研究地下金属矿充填开采覆岩移动规律,以盘龙铅锌矿采场作为研究对象,建立非线性弹性地基梁力学模型,开展了不同采场结构参数、顶板厚度、原岩应力及充填体配比对于覆岩移动的影响研究。研究发现5个因素对于覆岩移动的影响从强到弱依次为充填体配比、采场结构参数、顶板厚度、原岩应力,提高充填体配比是控制覆岩位移的关键。通过采用Flac3D数值模拟方法计算不同充填体配比下覆岩移动值,将数值模拟分析结果与力学理论计算结果进行对比,二者差异率在3%~9%之间,从而验证了力学模型计算结果的可靠性。基于研究结果,提出地下矿山充填开采覆岩沉降控制技术,并将其应用于工业试验。研究成果可为类似矿山进行岩层控制提供借鉴。

非齐次线性弹性系统在Dirichlet边界条件下的可控性

研究了非各项同性线性弹性系统的可控性.在Dirichlet边界条件下,利用乘子法和Green公式,证明了齐次弹性系统的可观测性不等式,然后利用HUM方法,从可观测性结果推出了非齐次弹性系统的精确可控性,推广了各项同性弹性系统的结果.

考虑剪胀性和应变软化的油砂非线性弹性模型

油砂力学模型是石油工程设计与开发的基础。为了更精确地描述油砂的剪胀和应变软化特征,本文提出了一种四参数形式的轴应变偏应力、轴应变体应变模型,对比分析了四参数模型、南水模型和修正的成都科大模型对风城油砂轴应变偏应力、轴应变体应变测试数据的拟合效果,最后对剪胀扩容诱导的绝对渗透率和水的有效渗透率增量进行了预测。研究表明,四参数模型比南水模型、修正的成都科大模型更能合理描述油砂的应变软化、剪胀效应以及体应变演化。根据四参数模型能够更精确地预测剪胀诱导的绝对渗透率以及水的有效渗透率增量,其预测误差比修正的成都科大模型小50%以上。本文提出的四参数模型可以为油砂钻完井及热采数值模拟分析提供关键依据。

被介质包围的非线性弹性杆波动方程的精确解

应用推广的tanh函数方法对被介质包围的非线性弹性杆波动方程进行了求解.得到了该方程的精确孤波解,对部分结果通过数值模拟得到了解的图像.本文获得的结果完善了相关文献已有的研究成果.从求解过程可以看出,推广的tanh函数方法是一种简便有效的方法,可用于求解其它非线性方程或方程组.

非线性弹性地基上矩形薄板的主参数共振

分析非线性弹性地基上受参数激励小挠度矩形薄板的主参数共振问题,由冯卡门方程和伽辽金方法得到系统的非线性振动方程,它是杜分-马休型方程,应用非线性振动的多尺度法得到平均方程。数值计算结果表明:阻尼系数、地基系数、几何参数对主参数共振曲线影响明显。

非线性弹性杆波动方程的摄动分析

针对计入横向惯性效应后的非线性弹性杆纵向波动方程进行了分析.在小振幅、长波长的一般情况下,根据远方场简单波理论,采用约化摄动法,得到了NLS方程,并讨论了存在NLS孤子的条件.

动脉壁非线性弹性的理论和实验研究

在理论方面,作者提出了一个三维理论模型分析动脉壁的非线性力学性质。该模型假设动脉壁是各向异性、局部正交对称、不可压缩和非线性弹性的。引进了一个含有七个物理参数的三维指数型应变能函数,并由该函数详细地推导了动脉壁非线性弹性本构方程及增量形式的应力和应变关系。在实验方面,本文讨论了研究大血管力学特性的实验方法,对六只狗的胸主动脉离体血管段进行了测量研究,得出了主动脉的应力和应变关系曲线及七个参数的值,并由这些参数,根据本文的理论计算出主动脉的增量弹性模量。结果比较表明,本文理论模型是能很好地描述动脉壁的力学行为。

空气弹簧非线性弹性特性有限元分析

应用 ABAQU S非线性有限元分析软件 ,对空气弹簧进行有限元建模 ,计算其静态刚度特性。理论计算结果与试验结果比较吻合。最后对影响空气弹簧弹性特性的主要参数进行了讨论。

非线性弹性地基上矩形薄板的非线性振动与奇异性分析

研究非线性弹性地基上小挠度矩形薄板的非线性振动,应用弹性力学理论建立非线性弹性地基上小挠度矩形薄板受简谐激励作用的动力学方程,利用Galerkin方法将其转化为非线性振动方程。根据非线性振动的多尺度法求得系统主参数共振-主共振情况的一次近似解,并进行数值计算。分析了阻尼系数、地基系数、激励参数等对系统主参数共振-主共振的影响。系统主参数共振-主共振曲线均具有跳跃现象。随着阻尼、地基系数的改变,系统响应曲线具有“类软刚度特征”。随着参数激励幅值的改变,系统响应曲线具有“类硬刚度特征”。应用奇异性理论得到系统主参数共振-主共振稳态响应的转迁集和分岔图。

橡胶座非线性弹性拉伸特性的理论和试验研究

本文系统地研究分析了橡胶隔震支座(简称橡胶座)拉伸相关的基础理论,提出了原点拉伸纵弹性模量、拉伸刚度因子、原点拉伸刚度、偏拉原点刚度等基本概念,还提出了计算橡胶座非线性段拉伸刚度的双刚度和原点拉伸刚度应力应变模型等理论。基于原点拉伸刚度和偏拉原点刚度,提出了预测橡胶座的拉伸变形量计算理论。针对新提出的基本概念和计算理论采用低弹性天然橡胶和铅芯橡胶座原型试件进行了试验研究工作,结果表明本文建立的计算理论能够较理想地定量分析橡胶座拉伸相关的刚度和变形特性。

考虑主应力方向的土体非线性弹性模型

剪正应力比综合反映了摩擦材料的变形与破坏特性。通过分析主应力的大小与方向变化所引起的剪正应力比,结合剪正应力比-剪应变分量的双曲线关系,提出了一种能考虑主应力方向的土体非线性弹性本构模型。考虑到土体初始剪切模量、各向异性峰值强度与应力历史、加载方向密切相关,给出了模型参数的取值方法,进而得到了分量形式的应力-剪应变关系。分别采用应力路径三轴试验、纯主应力轴旋转试验以及主应力方向固定的剪切试验验证了模型的合理性。预测结果与试验结果对比表明,提出的非线性弹性模型能较好地描述复杂应力路径下土体变形特性。

含单组节理的双重非线性弹性岩石介质中的P波传播规律

为研究含单组节理的双重非线性弹性岩石介质中的P波传播规律,在空间域内设置许多间距极小、刚度极大的假节理。对特定节理位置赋予节理非线性变形BB模型,结合非线性波传播的特征线方程,得到一维P波传过含单组不同条数节理的双重非线性弹性岩石介质时透射波的时域半数值解。编写有限差分程序,利用已有计算实例对程序进行验证,并通过计算模拟作进一步参数研究。详细讨论P波参数、节理力学参数、节理条数、节理间距和岩石非线性系数对透射波首波与后续波波形、首波透射系数、首波与后续波能量的影响。研究结果表明,随着传播距离的增大,大振幅且低频的P波波形发生畸变;小振幅且低频的P波对岩石的非线性作用不敏感。节理间距和岩石非线性系数对首波透射系数、首波能量和后续波能量产生不同程度的影响。振幅较小、频率较高的P波传过条数较多的单组节理时,节理表现出明显的滤波和分解能量的作用。

弯曲动脉壁非线性弹性力学性质的理论分析

血管壁非线性力学特性是探索心血管中的血液流动规律及脉搏波传播现象的一个重要前提．在血管力学研究中，直管动脉壁的本构方程已有相当深人的研究，唯独象主动脉弓那样的弯管动脉壁本构方程；至今还没有建立一个理论模型．文中在已有的直管动脉壁本构方程研究基础上，提出一个理论方法来分析弯曲动脉壁的非线性弹性力学性质，在弯曲动脉壁被模拟为均质、正交各向异性、不可压缩材料的前提下，作者从理论上建立了一个表达弯管动脉壁非线性弹性性质的三维ｅ指数型本构方程文中还探讨了弯曲动脉壁内的残余应变分析．

液体对岩石非线性弹性行为的影响

通过多种试验方法、多种频段对沉积岩、变质岩、火成岩进行干燥和有液体饱和状态的对比试验研究,得出低频时干燥岩石的衰减、色散小,相对饱和岩石而言可以忽略。饱和岩石具有衰减峰,其特征随饱和液体黏性而变化。在声频时,干燥岩石的应力–历史波形与饱和岩石相比差别较大。饱和液体的黏滞作用引起弥散和阻止卸载的后沿缓波,并随黏性增大而增强,体现了黏弹性材料特有的属性。全程σ-ε曲线得到干燥岩石的强度大于饱和岩石,平行层理大于垂直层理的强度,具有各向异性。干燥岩石各向异性很弱,液体促进了饱和岩石各向异性的增强。低饱和度时,模量和波速随饱和度增大而降低;高饱和度时模量又随饱和度增大而增大;中等饱和度时,模量、波速基本不随饱和度变化。用PM模型中微观非经典单元在饱和液体的作用下易于被激活,导致PM空间对角密度增大,非线性增强的变化基本能解释上述试验的结果。液体对岩石非线性弹性行为的这些影响,从长期效应来看将会给重大岩石工程的安全带来隐患,必须引起足够的重视。

一类非线性弹性杆波动方程的求解

对计入横向惯性效应后的非线性弹性杆纵向波动方程进行了分析,得到了一类非线性波动方程,并用完全近似方法求出了该方程的近似解析解.

立方晶粒各向异性集合金属的非线性弹性本构关系

在Voigt模型下,Barsch(1968)和Johnson(1985)分别给出了立方晶粒各向同性集合和正交集合的非线性弹性本构关系.本文推导出基于Voigt模型的、比Barsch和Johnson结果更一般的、立方晶粒各向异性集合的非线性弹性本构关系,这里金属的各向异性通过织构系数来描述.

岩体结构面非线性弹性-塑性软化本构模型研究

在总结评述现有岩体结构面本构模型的基础上,将非线性弹性模型和弹塑性模型结合起来,并采用起伏角磨损演化方程来定量描述结构面的磨损软化,建立了岩体结构面非线性弹性-塑性软化本构模型。利用新建立的模型对岩体结构面直剪试验进行了预测,模型预测结果与试验结果吻合良好,验证了模型的有效性和模拟能力。该模型概念清晰,参数易于确定,能够合理描述岩体结构面的非线性变形、塑性软化、弹塑性耦合、剪胀和磨损等主要力学特性。

非线性弹性材料在多层圆柱结构中接触预紧作用的模拟

利用非线性弹性材料对多层圆柱结构进行接触预紧 ,涉及到几何非线性和材料非线性以及接触面上摩擦力的影响。当材料间刚度差别较大时 ,刚度低的材料呈现大变形特征 ,加大了几何非线性的程度。结构内部预紧力的大小和分布与结构的整体刚度、结合部位的局部刚度、过盈配合程度、接触面积等因素有关。本文对以橡胶作为预紧垫层的双层金属柱体的预紧过程进行了力学实验和数值模拟。预紧后的模型受中心集中力的作用 ,以得到橡胶垫层在复杂载荷作用下的状况。在数值模拟模型中 ,接触面采用直接约束模型 ,摩擦力的模拟选用库仑摩擦模型 ,预紧力的施加与力学实验模型相同 ,利用两个金属半圆环逐步压紧橡胶材料。数值模拟结果和实验数据吻合较好 ,表明结构非线性大变形接触预紧模拟的数值模型是合理的。

砂井地基非线性弹性有限元分析

将非线性弹性本构关系(Duncan模型)引入Biot固结理论有限元程序,模拟实际施工过程,对砂井地基进行平面应变有限元分析。与实测结果的对比表明,该方法较好地反映了软土地基沉降及孔隙水压力的发展趋势;对泊松比及渗透系数的参数敏感性分析也得出了一些有益结论。

非线性弹性杆的异常动态响应

讨论了拉伸速度呈周期变化的受拉非线性弹性直杆的动力行为· 采用Melnikov方法研究时发现 ,材料的非线性使得动力响应发生异常 ,对确定的直杆而言 ,当拉伸速度超过某个临界值时 ,动力系统将出现次谐分岔和混沌·