UH模型超固结状态演化分析及离心模型试验验证

本构模型是土力学求解强度变形问题的关键。研究揭示了剑桥模型在超临界侧强度过高、超固结状态下无法应力三维化、应力应变关系发生突变等存在的问题,分析了UH模型建立的超固结状态耦合演化机制及在弹塑性理论框架下实现的超固结状态与正常固结状态计算理论的统一,并基于三轴试验预测证明了UH模型能更加合理地描述超固结状态下土的应力应变关系。通过开展载荷板离心模型试验以及数值模拟验证可以发现,相较于剑桥模型,UH模型计算的地基土荷载变形曲线、侧压力系数分布更加准确,其本质是单元的应力应变关系更加科学、合理。研究证明UH模型的应用能显著提高超固结状态土体强度变形计算的准确性和实用性,对复杂岩土工程问题的计算求解具有重要理论价值和实践意义。

沪东中华建造的14100载重吨多用途船“UHL Fresh”号启航

近日,德国多用途船公司United Heavy Lift(UHL)接收了“UHL Fresh”号,这是其F900 Eco-Lifter船队的第18号新造船。这艘14100载重吨的多用途船于2024年1月24日正式交付,并且装载着项目货物开始了从中国天津到欧洲的首航。“UHL Fresh”号于2023年年底在沪东中华造船命名,并于上月完成最终海试,从铺设龙骨到投入运营只间隔了不到一年时间。

考虑颗粒破碎的砂土UH模型及其参数反演

颗粒破碎对粒状土临界状态的影响十分显著,研究认为在e-lnp空间内,粒状土的临界状态线会随着破碎的进行向下漂移,而捕捉颗粒破碎量与临界状态线漂移量之间的一一映射关系是一项巨大的挑战。通过引入颗粒破碎参数eB对砂土UH模型进行了修正,并将其嵌入实数编码免疫遗传算法(RIGA)中,构建了RIGA-MUH模型,提出了可获取不同破碎程度下临界状态线的新方法。为得到更加准确的临界状态参数,模型通过调整粒状土临界状态下在误差函数中的权重比进行优化改进,并通过Toyoura砂和Cambria砂的常规排水三轴压缩试验结果,验证模型的稳定性、合理性和准确性。结果表明,该模型可以得到某一颗粒破碎量下精度较高的临界状态线,为提出考虑颗粒破碎的本构方程提供一种新方法。

电感耦合等离子体质谱法测定环境样品中超痕量^(239)Pu的^(238)UH^+谱线干扰研究

环境样品中239 Pu的含量非常低,即使经过基体放化分离,238 UH+复合离子对239 Pu的干扰仍然很严重,直接扣除干扰谱线信号对分析结果的准确度影响较大。从仪器物理测量的角度研究了降低238 UH+复合离子产率的方法,包括进样系统、激发系统和离子界面层。研究结果表明,膜去溶装置可降低238 UH+复合离子产率一个数量级以上。射频功率对238 UH+复合离子的产率有一定的影响。在雾化气流速最佳的条件下,238 UH+复合离子产率达到最小值。Xs锥测量238 UH+复合离子产率的结果相对采用Xt锥的测量结果略低一些。

UH模型在有限元分析中的应用

由姚仰平等提出的超固结土统一硬化模型(UH模型)能够描述超固结土的硬化、软化、剪缩和剪胀等应力应变特性以及应力路径对它的影响。通过改进,直线型的Hvorslev线由抛物线型的Hvorslev线代替,UH模型的参数与剑桥模型(Cam-clay模型)的参数相同。应用该模型,对三轴试验进行有限元模拟,分析了与应用Cam-clay模型所得应力应变关系曲线的异同点;针对刚性承压板试验,进行了地基承载力的三维有限元分析,比较了与应用Cam-clay模型和摩尔库仑模型(Mohr-Coulomb模型)等所得p-s曲线的不同,分析了地基中不同点处的应力-应变关系曲线,并与Boussinesq弹性理论计算的应力做了比较;进行了地基固结沉降数值分析,比较了孔压、沉降的变化规律,体现了UH模型的优越性。

砂土的UH模型

在UH(Unified Hardening,统一硬化)模型的基础上,通过分析砂土特性,建立了砂土的本构模型。该模型具有以下几个特点:1通过引入压硬性参量,模型可以描述在e–lnp空间内砂土的等向压缩线为曲线的特性;2通过引入剪胀性参数,模型可以合理描述砂土的剪胀特性,即松砂的特征状态应力比较大,密砂的特征状态应力比较小的特性;3通过引入临界状态参数来建立砂土的水滴形屈服面,模型可以合理描述临界状态线(CSL)在e–lnp空间内的位置。相对于UH模型,本文所提的砂土模型只增加了3个材料参数,且3个参数都可通过室内常规试验确定。最后,利用该模型对砂土排水和不排水试验进行预测,预测结果与试验结果吻合很好。

经腹股沟腹膜前间隙UHS三维网片治疗腹股沟疝疗效分析

目的研究开放式经腹股沟入路腹膜前间隙UHS三维网片无张力疝修补手术临床效果。方法 30例采用疝环充填式无张力疝修补术(Rutkow术式),29例采用腹膜前间隙UHS修补术。比较两种手术方法在手术时间、手术后疼痛、住院时间、住院费用、恢复工作时间、术后并发症和复发率的差别。结果两组患者在手术后疼痛、恢复工作时间、术后并发症和复发率差异均无统计学意义(P>0.05)。在住院费用上Rutkow组低于UHS组(P<0.01)。在术后异物感方面Rutkow组明显高于UHS组(P=0.002)。结论两种无张力疝修补术治疗单侧原发性腹股沟疝疗效肯定。其中,UHS组术后异物感轻,如病人费用容许,术后生活质量要求高者,建议应用UHS术式。

局麻下UHS补片与改良Kugel补片治疗腹股沟疝疗效分析

目的比较局麻下UHS补片与改良Kugel补片行腹股沟疝无张力修补术的临床疗效。方法回顾性分析2010年1月—2012年1月我科收治的局麻下应用UHS补片的80例与改良Kugel补片的67例行腹股沟疝无张力修补术患者的临床资料,比较分析两组患者手术时间、住院时间、术后3个月及6个月切口不适或异物感发生率以及术后切口血肿、感染、阴囊水肿等并发症发生情况、术后1年复发率。结果 UHS组与改良Kugel组患者手术时间、住院时间及术后3个月切口不适或异物感发生率比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。UHS组较改良Kugel组患者术后6个月切口不适或异物感发生率明显降低,差异有统计学意义(P<0.05)。两组患者均无切口感染、血肿等并发症,术后1年均无复发。结论局麻下应用UHS补片与改良Kugel补片治疗腹股沟疝临床疗效类似,两种补片术后复发率均很低,是无张力疝修补术的良好补片。

UH模型在双层地基受力变形分析中的应用

基于姚仰平等提出的UH模型,将土层的初始超固结比OCR引入到UH模型的有限元程序中,通过设置不同土层的OCR来控制土层的软硬程度,采用UH模型的有限元程序对上硬下软双层地基进行了有限元分析。首先将UH模型与简化双层地基应力系数法、Boussinesq弹性理论计算的附加应力进行了比较,从而证明UH模型在分析上硬下软双层地基应力特性方面的优越性,它能够反映上硬下软地基的应力扩散现象;然后用UH模型有限元程序计算了土层为不同OCR的上硬下软双层地基的附加应力,研究了土层OCR对双层地基应力状态的影响;最后对上硬下软双层地基的固结沉降进行了有限元分析,研究了地基沉降、土体应力应变特性和孔压变化规律。

结构性土UH模型

在描述重塑土的统一硬化模型(UH模型)基础上,以动态地移动正常固结线(MNCL)代替静态的正常固结线(NCL)作为参考线来确定参考应力,将土的结构性衰减体现在MNCL的演化中,从而把UH模型扩展为可考虑土结构性的结构性土UH模型。结构性土UH模型可以合理地并连续光滑地描述结构性土的等向压缩规律、应变硬化、应变软化、剪切体积收缩、剪切体积膨胀、不排水剪切减压软化以及结构性和密度耦合影响等力学特性。相比于UH模型,结构性土UH模型新增3个参数,分别用于描述结构性的程度、衰减速度、以及塑性流动规律。通过3种天然土的试验结果与模型预测对比验证了结构性土UH模型的合理性。

基于考虑时间效应UH模型的一维固结分析

结合考虑时间效应的统一硬化(UH)模型得到一维固结下土的一维应力-应变关系,以此建立一维固结控制微分方程,可以统一考虑土的主、次固结变形.采用差分方法对单面排水固结问题进行了分析,加载初期不透水层处存在有效应力减小的松弛现象,推导了不透水层处有效应力随时间减小的公式并进行分析.随后,采用数值方法分析了次固结系数、超固结度、压缩回弹系数等因素对固结的影响规律,分析结果也验证了所得公式的结论.此外,通过室内试验对控制方程预测规律进行了验证分析.当主固结基本完成后,变形主要由次固结产生,基于这个条件推导了平均固结度与时间的关系,该公式可以用于计算固结基本完成需要的时间.

三维各向异性砂土UH模型

为了全面地描述砂土在三维空间不同方向上的本构特性,应当综合考虑各向异性和中主应力的影响。该文在砂土UH(统一硬化)模型的基础上,采用各向异性的变换应力方法,发展了三维各向异性砂土UH模型。该方法通过调整不同方向应力分量的相对大小,将各向异性砂土等效为各向同性砂土,并且在变换应力空间将偏平面上的破坏或屈服包线变成圆形。用各向异性的变换应力张量代替真实应力张量,能够方便地得到同时考虑各向异性和中主应力影响的砂土UH模型。与试验数据的对比表明,三维各向异性UH模型能够合理地预测真三轴应力状态下各向异性砂土的应力-应变关系。

UH模型系列研究

岩土材料的本构模型是岩土工程学科的重要理论基础。合理的本构模型既能定性地揭示岩土的变形强度机制,也能定量地进行岩土体强度和变形计算。笔者20余年来潜心于土的本构模型研究,取得了以下3个方面的理论成果:1在修正剑桥模型的基础上,通过引入统一硬化(unified hardening,UH)参数,建立UH模型,该本构模型能够反映饱和超固结土的剪缩、剪胀、硬化、软化和应力路径相关性等特性,模型所用土性参数与修正剑桥模型完全相同;2扩展UH模型,使其考虑多种外部因素(温度、时间和基质吸力)、复杂特性(各向异性、结构性和小应变特性)和复杂加载条件(循环荷载、部分排水即渐近状态)等的影响;3提出广义非线性强度准则和满足热力学定律的变换应力三维化方法,从而实现了本构模型的合理三维化。UH模型已被嵌入到数值计算软件中,并被用于分析岩土工程问题。以上研究包括本构建模、强度准则、三维化方法和数值分析等方面,形成了独具特色的岩土本构理论和应用体系。

超普疝装置(UHS)在局麻下腹股沟疝修补手术中的应用研究

目的探讨局麻下使用UHS疝装置(Ultrapro Hernia System)行无张力疝修补手术的优点及临床疗效。方法采用对照研究的方法分析我院2009年12月至2010年12月间收治的114例UHS疝装置无张力疝修补患者(A组)与110例疝环充填式疝修补患者(B组)的临床资料,比较两组患者手术时间、术后住院时间、住院费用、并发症发生率等,并采用视觉模拟评分法(Visual analogue scale,VAS)随访评估其术后疼痛程度变化。结果1、两组患者在手术时间、住院时间方面无统计学差异(P<0.05),A组患者住院费用明显高于B组(8148元±1007元vs 6488元±845元,P=0.000);2、两组患者术后早期并发症总发生率无明显差异(8.8%vs 7.3%,P=0.680),A组患者术后异物感发生率低于B组(9.6%vs 20.9%,P=0.019);3、术后1天两组患者疼痛程度无明显差异(3.9±1.2 vs 4.2±1.4,P=0.120),而A组患者术后1个月及术后6个月疼痛程度均低于B组(分别为2.6±1.5 vs 3.1±1.9,P=0.032;1.2±1.1 vs 1.8±1.3,P=0.000)。结论UHS疝装置在局麻下腹股沟疝无张力修补术中疗效安全可靠,且可有效减少腹股沟疝修补术后患者的不适反应,是值得推广的腹股沟疝修补手术方式。

UHS疝修补装置行无张力疝修补术的应用研究

腹股沟疝是普外科常见病,手术是唯一确切有效的治愈方法。目前,无张力疝修补术已基本替代传统的疝修补术,从而使疝的复发率大大降低。选择理想的补片材料将是以后腹壁疝领域的研究重点。

考虑温度UH模型的有限元应用

由姚仰平等提出的考虑温度UH模型能够描述温度效应对正常固结土以及超固结土应力应变特性的影响规律,并且参数简单,易于工程应用。首先基于考虑温度UH模型,将模型的非对称弹塑性矩阵改进为对称的弹塑性矩阵,并重新推导了该模型的热应变增量表达式;然后应用半隐式回映的应力更新算法,编制了模型的有限元程序,实现了模型在有限元中的应用;并应用所编制的考虑温度UH模型的有限元程序对三轴试验进行了有限元模拟,分析了不同温度条件下的土的应力应变规律,通过有限元计算结果和单元预测结果的比较,说明了有限元程序的正确性,为进一步对温度影响下岩土工程问题的分析打下基础。

改良Kugel与UHS治疗腹股沟疝临床疗效分析

目的比较改良Kugel补片与轻量型UHS补片行前入路腹膜前修补腹股沟疝的临床疗效及并发症。方法 2008年11月～2009年9月,应用改良Kugel补片35例及UHS补片32例行前入路修补方法治疗腹股沟疝。比较两组患者手术时间、手术后切口感染和血清肿等并发症、恢复正常生活和工作时间、术后短期(0.5～1.0年)复发率、术后8周疼痛或神经痛及6月时慢性疼痛或神经痛及异物感发生率。结果改良Kugel组:手术时间35.6±5.7min,恢复正常生活及工作时间17.4±5.2d,无切口血肿及感染,术后8周内疼痛或神经痛1.7±1.1,术后半年慢性疼痛或神经痛1.1±1.4,异物感12/35(34.2%),无复发。UHS组:手术时间36.1±5.3min,恢复正常生活及工作时间16.6±3.0d,无切口血肿及感染,术后8周内疼痛或神经痛1.3±1.2,术后半年慢性疼痛或神经痛0.3±0.5,异物感3/32(9.4%),无复发。改良Kugel组较UHS组术后半年慢性疼痛或神经痛及异物感发生率高,具有统计学差异(P<0.05)。两组手术时间、术后恢复正常生活及工作时间及术后8周内疼痛或神经痛发生率均无统计学差异(P>0.05)。结论轻量型UHS补片治疗腹股沟疝与改良Kugel补片疗效相似而并发症发生率低,有望成为今后疝修补术的更好的方法。

UH模型对粗颗粒土适用性验证及土石坝工程应用

对3种粗颗粒土进行了常规三轴CD试验、K0压缩试验和等应力比路径试验,根据三轴试验数据标定UH(unified hardening,统一硬化)模型的参数,然后模拟另外两种路径下的应力-应变关系,并与邓肯E-B模型进行比较。结果表明:UH模型能合理地描述不同应力路径下粗颗粒土的力学特性,而邓肯E-B模型的预测结果则较差,验证了UH模型对粗颗粒土的适用性。最后利用UH模型对某心墙堆石坝进行了应力变形三维有限元分析,并将计算结果与邓肯E-B模型及现场监测值进行比较。对比显示:在坝体变形和应力的定性分布规律上,UH模型的计算结果与邓肯E-B模型基本一致;而在定量上,UH模型得到的坝体变形总体上更接近现场监测值,验证了UH模型在土石坝工程中的适用性和合理性。

基于UH模型的土体变形局部化分析

应变局部化现象广泛地存在于超固结土和砂土的室内及现场试验中。当土体发生破坏时,土体变形往往集中在狭窄的带状区域,并且破坏面上的强度并非同时发挥。超固结度、围压、摩擦角、温度及加载应变率等因素的改变均可以使土体强度提高,但上述部分因素在提高土体强度的同时却可能对土体的稳定性产生不利影响,导致土体更易发生局部化破坏。因而基于UH模型(统一硬化模型),采用平面应变下的分叉理论解对土体局部化问题进行分叉分析,探究了超固结度、围压、临界状态应力比、温度及加载应变率对分叉应变影响,并对所得结果进行分析讨论。此外,通过有限差分方法在平面应变条件下对局部化现象进行数值模拟,上述影响因素的分析结果与理论解相一致。

UH模型有限元程序中初始超固结比的确定方法

不排水抗剪强度与初始超固结比OCR的关系可以由三轴压缩状态下的不排水抗剪强度公式表示。首先根据该公式由强度试验数据计算土体各点OCR与其深度的关系式;然后将该关系式引入到UH模型有限元程序中;最后应用UH模型的有限元程序分别对考虑OCR随深度变化和OCR为1的不排水地基进行了数值分析,并对两种情况下的载荷-沉降曲线、随时间变化的地基表面沉降、随时间变化的结点剪应变、体应变和孔压曲线作了比较。分析可知:采用OCR随深度变化的UH模型的有限元程序能够合理考虑地基土体实际的超固结比,在非均质不排水地基的有限元分析中是有必要的。