基于改进的地震动态分布系数及修正D-P模型的高土石坝坝坡抗震稳定分析

采用有限元法研究高土石坝的地震加速度分布,提出高度为250m级的土石坝建议地震加速度动态分布系数图示。在此基础上,基于修正的Drucker-Prager弹塑性模型,利用强度折减法对高度为250m级的土石坝坝坡抗震稳定性作进一步分析,结果表明随着坝体地震加速度动态分布系数的降低,坝坡的临界安全系数有所提高。

基于D-P本构模型的某公路高填方路基沉降规律研究

以贵州某高速公路4级高填方路基为依托,选取典型断面运用Abaqus软件建立计算模型,然后应用D-P本构关系对不同填高进行沉降变形模拟,以获取相应的沉降规律。研究结果表明:路基和地基的最大沉降量均随填筑高度增加而增大;路基中部沉降量最大,并向两侧逐渐降低,整体呈“U”字形。

基于不同标准的煤炭漏斗车车体焊缝疲劳寿命研究

利用接触非线性分析技术,基于AAR标准的名义应力法和ASME标准的结构应力法研究煤炭漏斗车车体焊缝的疲劳问题。首先,建立漏斗车重载车体强度分析模型,利用修正D-P本构模型的实体单元模拟散粒煤、接触单元模拟散粒煤与车体结构的作用,并通过主要载荷作用下车体静强度试验结果验证车体仿真分析结果,应力最大误差小于15%。其次,运用名义应力法,在标准和实测载荷谱下分析车体焊缝疲劳寿命,结果表明:端墙与端漏斗板焊缝寿命最短,为2.72×10^(6)km;基于标准纵向载荷谱的焊缝寿命小于基于实测的计算结果,表明标准的纵向载荷谱相对恶劣。最后,在标准中100t漏斗车重车心盘载荷谱和实测纵向载荷谱下运用结构应力法对车体焊缝进行应力与寿命分析。结果表明:基于结构应力法的焊缝疲劳寿命不及基于名义应力法的疲劳寿命,主要原因是结构应力法的疲劳性能参数适用于各类接头形式,且分析承载复杂焊缝时考虑了面内剪切结构应力的影响。因此,对接头几何形状和应力状态复杂的车体从板座及底架区域的焊缝建议采用结构应力法对其进行疲劳寿命分析。

基于D-P统计本构模型的隧道围岩稳定性研究

在Drucker-Prager准则以及微元服从Weibull分布的基础上,结合工程实测围岩的受力变形特点,将损伤变量进行修正优化,建立了能够反映受力全过程的三维D-P统计本构模型,验证了该模型的正确性。最后通过ABAQUS有限元软件对某工程隧道围岩进行了三维模拟计算,分析了开挖结果及稳定性,并采取了处理措施,使得对实际工程有较好的参考价值。

考虑土体非线性及倾角影响的盆地地震响应研究

基于二维沉积盆地模型,采用D-P弹塑性模型模拟盆地的非线性特征。利用显式有限元与黏弹性边界结合的方法,通过改变盆地边缘倾角,在时域和频域内分析盆地地表的地震动响应,对比线性与非线性盆地地震反应的差异。结果表明:(1)土体非线性对整个盆地范围内地震动的影响都较显著。考虑非线性时地震动放大系数明显降低,降低幅度在30%~50%。同时,考虑非线性和倾角影响时最强烈放大区域的范围和位置变化,且很小倾角下的分布特征显著不同。(2)两分量的放大系数都有随边缘倾角的增大而增强的趋势,但均是盆地边缘区域受非线性的影响最为显著。此外,真实地震波输入下显著放大区域的范围及线性与非线性结果的差异程度相对更大。(3)考虑非线性时,对于不同频率地震波的放大系数差别明显,但都表现出从低频到高频谱比分布越来越复杂的现象,同时盆地倾角的影响程度随频率的增大更加明显。(4)考虑土体非线性并未改变地震波传播的总体特征,但各震相强度相对降低。

基于ARFIMA(p,d,q)模型的中国股市长期记忆性研究

本文运用三种估计时间序列长期记忆模型(ARFIMA(p,d,q)模型)的方法(MLE、SPR和GPH)对中国股市的长期记忆性特征进行了实证研究,研究显示出MLE方法优于GPH与SPR方法,并得出中国股票市场具有一般新兴股票市场的特征—长期记忆性,但中国股票市场的这种记忆性在逐渐弱化。

考虑初始变形的煤炭漏斗车车体结构屈曲分析

采用非线性分析技术研究漏斗车车体在承受散粒货物和纵向压缩载荷作用时,由散粒货物引起的垂直于侧、端墙方向的变形会使车体的结构稳定性降低。首先,利用具有修正的D-P本构模型的实体单元模拟散粒煤,并建立散粒煤单元与车体结构的接触关系,通过接触非线性分析获得重车车体侧、端墙的位移结果,并将其与基于AAR标准中散粒货物对侧、端墙的压力公式得到的位移进行对比分析,进而分区域修正侧、端墙的压力公式;其次,在车钩纵向压缩作用下对车体进行线性屈曲与考虑初始变形的非线性屈曲分析,侧墙和端墙的最小线性屈曲因子分别为0.89和0.52;非线性屈曲的结果表明,侧墙临界载荷为3 550 kN,比线性屈曲的降低了10.4%;端墙临界载荷为1 780 kN,比线性屈曲的降低了23.1%;应用修正后压力公式施加散粒煤对车体的作用,端墙的压力修正区域B的非线性屈曲临界载荷比应用修正前压力公式的增大了14.9%;最后,针对侧、端墙局部屈曲因子低的区域,分别提出了增强横向刚度和纵向刚度的补强方案,补强后侧、端墙结构的屈曲因子均可提升至1.0以上;应用修正后压力公式的侧、端墙临界载荷提高至4 092、3 164 kN。

基于D-P本构的Vit1型金属玻璃激光加热辅助切削仿真研究

金属玻璃属于典型的难加工材料,为了提高切削加工性能,利用其强度和硬度对温度敏感的特性,提出金属玻璃的激光加热辅助切削加工,并以Vit1型金属玻璃为对象进行仿真研究。针对有限元软件中没有适用于金属玻璃本构模型的问题,构建了Vit1型金属玻璃的Drucker-Prager本构模型,通过切削力仿真值与实验值的对比验证了本构模型的准确性。由于在有限元软件中无法直接定义和加载激光光源模型,利用Fortran语言编写了激光光源代码,并嵌入到有限元软件,然后将激光加热金属玻璃的梯度温度场数据加载到金属玻璃的二维切削仿真模型中,进行了切削仿真。仿真结果表明,在给定的切削用量下相比传统切削,采用激光加热辅助切削金属玻璃的最高温度降低15.1%,最大Mises应力降低23.3%,切削力降低36.1%,且稳定切削时切削力的波动幅度更小,表明了利用激光辅助切削的方式可以提高金属玻璃的切削加工性。

竖向受荷横截面异形桩弹塑性变分解

现有计算理论无法严格考虑弹塑性土中竖向受荷横截面异形桩的异形效应。针对该问题,基于虚功原理推导出桩-弹塑性土模型的控制方程,采用保角变换技术克服了复杂边界条件控制方程求解问题,结合双曲形D-P本构模型的本构积分算法获得弹塑性土中竖向受荷横截面异形桩的半解析算法,建立了能够考虑横截面异形效应的竖向受荷横截面异形桩荷载传递理论模型。将理论模型的预测结果与有限元计算结果对比,验证了理论模型的可靠性和计算的高效性。最后,通过参数分析探讨了横截面异形效应对荷载沉降曲线的影响,结果表明:在正常工作荷载下,横截面异形效应对桩顶沉降影响不大;横截面异形效应主要对桩的极限承载力大小产生影响。

双势积分算法在非关联材料中的应用

在双势理论的框架下,根据材料自由能形式,材料可以被划分为显式标准材料和隐式标准材料.以经典的非关联D-P模型为例,对其本构锥体进行了描述,并引入了一对对偶锥体.证明了在对偶锥体的描述下,不仅能满足非关联D-P模型自身本构关系,其应力和塑性应变也能满足隐式流动表达.结合双势理论和D-P模型自身的本构特点,推导出了非关联D-P模型率形式弹性状态下、率形式塑性状态下、增量形式弹性状态下、增量形式塑性状态下和增量形式弹塑性状态下的双势函数,从而得到了非关联D-P模型的双势积分算法.通过数值模拟算例验证了双势积分算法的准确性和稳定性.

油气井井漏井壁与波纹管接触应力分析

基于钻井过程中的波纹管堵漏技术,采用有限元分析方法对与井壁接触情况下的堵漏波纹管膨胀过程进行了研究。模拟了井眼中波纹管的膨胀变形,得到了波纹管施工加压膨胀和井壁接触过程中的等效应力分布云图、波纹管的位移、应力变化规律,以及波纹管膨胀后和井壁的接触状况。波纹管加压膨胀变形过程中,其应力、应变对应于管体几何形状呈对称分布,管体各处的等效应力和应变不同。波纹管并非在全周长上与井壁发生接触,部分弧段没有接触压力。膨胀内压增加时,接触区域扩大,接触压力有明显升高。井壁只在波纹管与其最先接触点,以及随后接触的波峰顶点处会出现较高的Mises应力。该方法为油气井钻井过程中出现的井漏波纹管堵漏施工时膨胀内压的确定提供了依据。

LS-Dyna中墙面抹灰机振动压实过程仿真分析

抹灰机是一种新型的建筑机械,可以代替人工完成大面积的内墙抹灰作业。建立了抹灰板-砂浆动力学模型,并借助LS-Dyna有限元软件定义了D-P砂浆材料模型,且通过实验验证了模型的正确性。利用LS-Dyna分析了抹灰板在振动压实过程中,砂浆层应力波的传递及分布规律,抹灰板振幅和振动频率对砂浆层应力的影响以及抹灰板行走速度对砂浆表层沉降量的影响。仿真结果表明,砂浆应力随着振幅的增大而增大,随着频率的增大而先增大后减小,砂浆表层沉降量随着抹灰板速度的增大而减小;此外结果还表明无论工艺参数如何组合,对某一种砂浆都有一种合适的共振频率范围。研究结果为抹灰机合理选用压实工艺参数以及压实效果的预测提供了理论基础。

双势理论用于处理非关联材料本构

基于传统塑性力学框架下的显式积分算法和基于Simo-Taylor提出的回退映射隐式积分算法是固体力学中两大经典本构积分算法.以经典的非关联材料模型Drucker-Prager(D-P)模型和Armstrong-Frederick(A-F)模型为例分别回顾了显式积分算法和隐式积分算法.以双势理论为基础,将双势的概念运用到材料的自由能中,将材料分为显式标准材料和隐式标准材料.两种传统积分算法都能有效地处理显式标准材料的本构关系,但在处理隐式标准材料时却存在一定的问题.双势积分算法是建立在双势理论下的本构积分算法,此算法不仅能够处理显式标准材料,对于处理隐式标准材料,也存在一定的优势.通过变分原理推导了双势积分算法解的存在性,运用双势积分算法处理Drucker-Prager模型和Armstrong-Frederick模型,并与经典传统积分算法得到的结果进行对比,验证了双势本构积分算法的稳定性和准确性.

散粒货物对敞车静侧压力的分布规律研究

为研究散粒货物对敞车的静侧压力分布规律,以满载散粒煤的C80B型敞车为研究对象,采用修正的D-P模型数值模拟散粒煤的本构模型,通过简化几何模型和有限元方法,建立了整车三维数值离散模型。在车体与散粒煤的接触面均设置柔柔接触,采用修正的硬接触关系模拟其法向接触行为,并引入"弹性滑移变形"模拟其切向摩擦行为。对车体静侧压力进行数值计算,并将结果与库仑土压力理论计算结果进行对比。结果表明:散粒煤中部沉降量最大,沉降量沿装货高度呈非线性分布;侧压力沿敞车墙高非线性分布,且在顶部位置不为零;散粒煤对敞车的侧压力沿车长和车宽方向非均匀分布,呈非线性分布。

土的本构关系及应用

针对土的双曲线模型和D P模型进行了研究 ,并用数值模拟方法对算例进行了分析。指出土力学与土工技术中的计算问题要得到切实合理的解决 ,就应该将土作为土体 ,掌握土的应力、应变和时间的本构关系。

导流泄洪洞强度计算及边坡稳定分析

考虑泄洪洞混凝土及进口岩体的物理力学性能,基于弹塑性本构模型和Drucker-Prager屈服准则,采用三维有限单元法,对泄洪洞建立力学模型并进行应力分析;应用强度折减系数法分析了进口边坡岩体稳定性,根据稳定判别依据得到了泄洪洞边坡稳定的安全系数。

舟山武港卸船码头人工基床-斜桩钢套筒稳定性计算

基于浙江省舟山市武港卸船码头嵌岩灌注斜桩工程,采用Ansys有限元模拟D-P模型的钢套筒-人工基床结构,研究相同荷载条件下基床厚度、土体内摩擦角与钢套筒顶端位移之间的关系,分析得出波浪力、水流力作用时,斜桩钢套筒在人工基床位移约束下的位移变化规律,为大直径嵌岩斜桩人工基床-钢套筒稳桩应用提供参考。

基于有限元法的路基沉降计算分析

针对公路路基变形问题,通过有限元理论对路基沉降进行三维建模分析,利用有限元分析软件ANSYS对不同路基高度的沉降及6 m填高不同地基模量下的沉降进行计算和分析,从而得出路基沉降关于高度及地基模量的规律。

软土场地下土与结构相互作用BRB混凝土框架抗震性能研究

国内外结构的抗震设计中均沿用刚性地基的假定,这是为了简化抗震计算而作的近似,在地震作用下上部结构与其支承介质——土壤之间存在着相互依赖、相互影响的关系,土-结构相互作用(Soil-Structure Interaction)是影响结构地震响应和损伤的重要因素。屈曲约束支撑BRB(Bucking Restrained Brace)作为一种消能减震构件,在小震下作为普通支撑提供侧向刚度,强震下作为一道抗震防线,先于主要构件产生屈服变形耗散地震能量,从而有效地保护强震中主体结构免于损坏至关重要。本文分别选取原结构、BRB结构和SSI-BRB结构三种体系,分析罕遇地震作用下结构体系的抗震性能,考虑SSI效应时,BRB变形能力有明显的改善。BRB结构、SSI-BRB结构的耗能能力提高。

静力触探的贯入机理分析

在岩土工程勘查中静力触探已经成为一种必不可少的原位测试技术。了解静力触探的机理对静力触探的试验和理论研究以及工程实践都有重要的指导性作用。因此,经历触探机理研究是很有意义的。本文应用ABAQUS软件建立D-P模型,对静力触探贯入过程中周围土体应力及应变进行模拟分析。