颗粒弹塑性碰撞理论模型

以Hertz弹性接触力学为基础,假设材料为弹塑性强化材料,并考虑接触压力作用下颗粒球体接触面上材料进入塑性阶段后的应力调整与释放,提出了一种新的颗粒弹塑性接触理论。以此为基础,在准静态假设的基础上,研究了颗粒间的弹塑性碰撞问题,推导了相应的计算公式,并与其它弹塑性接触模型进行了比较。结果表明:按照该文模型预测的荷载变位曲线介于Hertz弹性解和Thornton解之间;强化系数越高,荷载变位曲线越接近Hertz弹性解,强化系数越低,越接近Thornton解,Thornton模型为该文模型的一个特例。在颗粒弹塑性碰撞过程中,本文理论预测的冲击力远远小于Hertz弹性解的预测结果,更与实际情况相符。

基于统一强度理论的破裂围岩劣化弹塑性分析

基于深部岩体良好的塑性变形能力和高地应力下瞬时破坏特性,建立了适用深部岩体力学行为的弹塑脆性模型。针对长的圆形巷道,将巷道围岩分成破裂区、理想塑性区和弹性区,同时考虑中间主应力和破裂区围岩弹性模量劣化的影响,采用统一强度理论进行非关联弹塑性分析,获得了围岩应力场和变形场的解析解。并通过补充围岩破坏条件获得了确定围岩破裂半径和塑性半径的解析式。最后结合算例,分析了中间主应力、破裂区围岩弹性模量劣化程度对破裂区范围和围岩变形的影响。

基于与围岩相互作用的冻结壁弹塑性设计理论

冻结壁设计理论是冻结法凿井技术的核心之一。传统的冻结壁厚度弹塑性设计公式在冻结壁与围岩的弹性模量之比小于10时有较大的误差。为了更合理地设计冻结壁,建立了考虑开挖卸载作用的冻结壁与围岩相互作用弹塑性力学模型,推导了应力与位移解析解,建立了新的弹塑性冻结壁厚度计算公式,分析了各因素对冻结壁厚度的影响规律。分析表明,新公式较传统的多姆克公式更合理,并建议选用Coulomb-Mohr屈服准则进行冻结壁厚度计算。

弹塑性有限变形的拟流动理论

本文提出一种弹塑性有限变形的拟流动理论。该理论从正交性法则出发，通过引入“拟弹性模量”和模量衰减函数并改进应变率的弹塑性分解，实现了由有限变形Ｐｒａｎｄｔｌ－Ｒｅｕｓｓ流动理论（Ｊ２Ｆ）向基于非正交法则的率形式形变理论（Ｊ２Ｄ）的合理的光滑过渡；并适用于初始及后继各向异性变形分析。在特殊条件下，可退化为Ｊ２Ｆ、Ｊ２Ｄ理论以及由任意各向异性屈服函数描述的流动理论。将该理论用于韧性金属平面应力／应变拉伸失稳与变形局部化的有限元模拟，并与理论分析及实验结果相比较，表明了本文理论的正确性。

理想弹塑性锚杆拉拔理论分析

假定拉拔时锚固体与周围岩土体之间的剪切位移荷载传递符合理想弹塑性模型,推导出锚杆抗拔力的解析算式．根据埋设于淤泥质土层中锚杆的拉拔破坏性试验数据,采用该公式计算锚杆抗拔力,并与实测值对比,两者较为吻合．

软岩巷道弹塑性变形的理论分析

本文采用莫尔－库仑屈服准则和非关联塑性流动法则分析了轴对称软岩巷道的变形规律。从轴对称平面应变问题的基本方程出发，导出了软岩巷道弹塑性变形的位移理论解答，并给出了现有应力与位移理论解的适用条件。通过实例计算结果表明，本文得出的位移理论解与有限元数值解相当吻合。

用弹塑性板理论分析顺层边坡的弯曲失稳

滑移弯曲失稳是顺层岩质边坡中较为常见的一种破坏模式,以往采用弹性压杆稳定理论或弹性板稳定理论来进行分析,弹性压杆理论将岩板视为一维受压杆件,弹性板稳定理论将岩板视为二维受压板,均未考虑岩体塑性对稳定性的影响。对于顺层岩质边坡的弯曲失稳破坏,如果岩层中应力较大,则可能在岩层开始屈曲前,应力已超过弹性极限,因而岩层的屈曲变形一开始就不完全是弹性的,如仍采用弹性屈曲理论进行分析,可能会得到不真实的结果,应根据具体情况将其视为弹塑性屈曲问题。应用弹塑性板的翘曲理论对顺层岩质边坡的弯曲失稳进行了分析,同时考虑了边坡长度以及岩体塑性对其稳定性的影响,推导了相应计算公式,并通过工程实例进行了验证。

采用统一强度理论的锚喷支护围岩弹塑性统一解

基于双剪统一强度理论,结合点锚式锚杆锚喷支护的力学机理,导出双向等地应力情况下无限均匀介质中锚喷支护圆形洞室围岩应力场、位移场及塑性区半径解析解.分析强度理论参数b值对弹性区和塑性区应力、位移的分布特点的影响,以及锚喷支护对塑性区半径影响的变化趋势.结果表明:与Morhr-Coulomb强度理论结果相比,隧道轴向应力和强度理论中的参数b对隧道围岩应力场、位移场、塑性区半径及支护反力等均有影响;围岩应力值在锚固区外端位置有一个跌落;锚固区外端在塑性区的围岩应力跌落比在弹性区时大,隧道围岩塑性区半径随着锚固区半径先增大而减小,最后趋于平缓.

高负荷滚珠丝杠副弹塑性变形与失效的理论与试验研究

为探索高负荷下滚珠丝杠副的失效机理,根据精密滚珠丝杠副在高负载工作条件下滚珠与滚道面接触变形的特点,建立了精密滚珠丝杠副的接触变形弹塑性线性强化分析模型。依据Hertz接触理论,提出了高负载情况下滚珠与滚道面接触弹塑性变形的计算方法,并据此分析了丝杠副滚道面接触处的弹塑性变形。通过对高负载条件下滚道面摩擦和金属材料塑性流动特点的分析,得出了高负载情况下滚珠丝杠副可能的失效形式和失效破坏机理。最后通过试验验证了理论计算和分析的合理性。为深入开展高承载条件下滚珠丝杠副的失效机理及设计理论研究提供了理论和试验基础。

岩土材料弹塑性正交异性损伤耦合本构理论

在不可逆热力学框架内建立了岩土材料的正交异性损伤塑性耦合宏观唯象本构理论· 主要结果有 :1)给出了耦合的塑性和损伤的演化律 ;2 )从对含裂纹单元的细观分析入手 ,通过均匀化 (Homogenization)处理 ,将损伤引入到Mohr_Coulomb条件中· 模型同时考虑了损伤对剪切强度及摩擦角的影响 。

钢管混凝土拱桥的三维弹塑性地震反应理论分析

为了对钢管混凝土拱桥的抗震性能进行更加深入的了解,提出基于“统一理论”的钢管混凝土拱桥弹塑性地震响应分析方法。首先利用钢管混凝土构件“统一理论”双线性力-变形关系,运用集中塑性铰模型,建立了钢管混凝土构件梁柱单元,在此基础上开发一钢管混凝土拱桥弹塑性地震响应分析程序。使用DRAIN-2D和笔者开发的程序共同对一单拱模型进行计算,验证了程序的正确性。

岩土弹塑性理论的加卸载准则探讨

将当前岩土弹塑性加卸载准则分为３类：基于屈服面概念的加卸载准则、应力型加卸载准则和应变型加卸载准则，指出了它们存在的问题．在岩土硬化阶段加卸载过程分析中，发现弹性应变增量、应变总量易于计算，又与塑性应变具有相关性，适于用作判断加卸载的参量．基于硬化情况下的应变增量分析，提出了一种新的应变型加卸载准则．该准则适用于岩土的硬化阶段，物理意义明确且简单适用．将该准则推广到多维及理想塑性情况，并对软化、应力洛德角变化及主应力轴旋转情况下的加卸载准则进行了讨论．

基于有限变形理论的二维热弹塑性有限元模拟技术的研究

采用有限变形理论，基于ＡＮＳＹＳ软件二次开发了二维有限变形热弹塑性有限元模拟系统，该系统可对轴对称和平面应变条件下的金属热成形过程坯料与模具的温度场（考虎热传导、辐射、对流和塑性功转化为热）、应力场、应变场（包括弹性与塑性应变、热应变）、金属的成形过程以及模具的受力及失效原因等进行详细的热力耦合模拟分析与优化设计。通过与圆柱体镦粗和温反挤的试验结果比较，验证了该系统的可靠性，为保证成形件质量、选择成形设备、制定合理的成形工艺、改善模具受力和提高模具寿命提供可靠依据。

基于统一强度理论的隧洞弹塑性应力解析

基于统一强度理论对第一主应力为径向应力及环向应力2种情况进行弹塑性应力分析,推导得出了围岩应力及塑性区半径计算公式。隧洞围岩有完全弹性状态、最大主应力为径向应力的弹塑性状态及最大主应力为环向应力的弹塑性状态3种状态,隧洞弹塑性分析时,首先判断围岩所处状态,进而选择正确的公式进行计算。分析结果表明中间主应力有利于围岩充分发挥其强度潜能,从而提高隧洞围岩稳定性,而且中间主应力系数越小,围岩稳定状态对中间应力敏感度越高;当洞内压力小于第二临界应力时,增大洞内压力有利于提高围岩稳定性,而当洞内压力大于第二临界应力时,则围岩稳定性随洞内压力增大而降低。

基于广义位势理论的土的数值弹塑性模型及其初步应用研究

广义位势理论从数学角度出发建立土的本构模型,可克服传统本构理论的不足,而又同时包含了传统理论作为其特例,从而为土的本构模型研究提供新的和适用性更广的理论。以广义虎克定律为基础的邓肯-张模型以其简单方便、参数确定容易且有明确的物理意义而得到广泛的应用,而其最大缺点则是不能反映土的剪胀性;此外,邓肯-张模型采用双曲线函数拟合试验曲线也有一定的局限性。为保留其参数确定简便的优点,并弥补其不足,基于广义位势理论建立了数值弹塑性模型。该模型保留了邓肯-张模型在参数确定方面的简单性,同时由于采用了广义位势理论来建模,不再受广义虎克定律的限制,因而可弥补邓肯-张模型在反映土体剪胀性方面的缺陷。此外,该模型采用数值手段来表示试验曲线的建模方法,可以克服邓肯-张模型采用双曲线函数表示试验曲线方法的局限性,具有更为广泛的适应性。通过对一碎石桩复合土体三轴试验结果的数值模拟表明:基于广义位势理论的数值弹塑性模型计算与试验结果吻合良好,且在反映碎石的剪胀特性方面优于邓肯-张模型,从而初步证明了该模型的合理性及优越性。

抗滑桩的弹塑性理论分析(Ⅱ)

提出了抗滑桩弹塑性设计模式，对弹塑性区空间破坏楔体进行了稳定分析，导出了抗滑桩锚固段弹塑性区临界深度ｈｃ的计算式和破裂角θ的平面解及空间解。

基于热弹塑性理论的法向接触刚度分形模型

针对现有法向接触刚度分形模型没有考虑热应力影响、不适用于分析结合部温度变化的问题,基于各向异性分形几何理论的法向接触力学模型,引入表征粗糙表面热力学特性的热弹塑性接触理论,建立了粗糙表面热弹塑性接触法向刚度模型.该模型是传统法向接触刚度分形模型在基础理论和应用范围的拓展,可用于计算和分析工程实际中大量存在的结合部温度发生改变的接触情况.通过数字仿真,分析了典型参数对结合部热弹塑性接触法向刚度的影响规律.结果表明:热弹塑性接触法向刚度随线膨胀系数、比例系数、温差、分形维数的增大而增大,随表面粗糙度的增大而减小.

统一强度理论及其在巷道围岩弹塑性分析中的应用

应用统一强度理论对岩石在三轴压缩载荷下的强度特性进行了理论分析 ,并将分析结果与已有实验结果作了对比。研究表明 ,统一强度理论能较全面地反映岩石的各种强度特征。另外 ,还应用统一强度理论对静水压力条件下的圆形巷道围岩进行了弹塑性分析 ,分析表明 ,与Mohr Coulomb强度理论结果相比 ,巷道轴向应力和强度理论中的参数b对巷道围岩塑性区半径。

一种基于混合物理论的非饱和岩土类材料的弹塑性损伤模型

在混合物理论的框架内，提出了一个处理饱和与非饱和的岩土类材料变形和强度本构建模的新方法。该方法将多相工程材料看成由两个层次的三种混合物模型组成。针对非饱和岩土类材料的特点，应用该方法，给出了一个具体的弹塑性损伤本构方程，可描述材料性质的劣化过程（即损伤和软化）以及非饱和程度对材料变形强度特性的影响，并编制了专用的有限元程序。作为算例，对常规三轴试件进行了有限元分析，得出了一些具体的结果。

有限变形弹塑性理论及一致性算法

通过对对数应变的引用 ,成功地将小变形弹塑性理论移植到有限变形之中 ,形成了一套完整的有限变形弹塑性理论 ,进一步发展了具有一阶精度的一致性弹塑性算法 .最后 。