基于应变梯度非局部Biot理论的饱和土地基动力特性研究

为探究孔隙尺寸效应(非局部参数表征)和介质局部非均匀效应(尺寸因子表征)对饱和土地基动力响应的影响,基于应变梯度非局部Biot理论,采用无网格法编制循环荷载下饱和土地基动力响应计算程序,验证无网格法程序的正确性。结果表明,尺寸因子为定值时,随着非局部参数的增加,观测点位移及孔压起始响应的时间有所延迟;而非局部参数为定值时,随尺寸因子的增加,观测点位移及孔压起始响应时间有所提前;说明考虑孔隙尺寸效应会减小系统的宏观模量,而考虑土体结构的非均匀效应则会增加系统的宏观模量。研究提出采用无网格法求解饱和土动力问题的方法和思路,可为今后研究饱和土动力学问题的研究提供借鉴。

NEW STRAIN GRADIENT THEORY AND ANALYSIS

A new strain gradient theory which is based on energy nonlocal model is proposed in this paper, and the theory is applied to investigate the size effects in thin metallic wire torsion, ultra-thin beam bending and micro-indentation of polycrystalline copper. First, an energy nonlocal model is suggested. Second, based on the model, a new strain gradient theory is derived. Third, the new theory is applied to analyze three representative experiments.

饱和多孔弹性深埋复合式衬砌抗震性能分析

目前国内外学者针对地震波扰动下隧道的衬砌动力响应解析解的研究多为单层衬砌,而实际工况中隧道一般包括初衬和二次衬砌。因此,研究复合式衬砌隧道的抗震性至关重要。以深埋复合式衬砌隧道为研究对象,建立了考虑尺寸效应和非均匀性结构效应的高阶应变梯度非局部孔隙弹性计算模型,用以描述多孔介质材料和结构的具体物理特性。通过引入2个长度参数、非局部参数及尺度因子来改进Biot理论。采用波函数展开法得到了复合式衬砌的解析解。考虑深埋复合式衬砌隧道的边界条件,确定复合式衬砌隧道周围的动力集中因子大小,分析了不同入射P波频率下,尺寸因子和非局部参数对衬砌动应力集中因子大小的影响,以及内外衬砌刚度和厚度对衬砌内外边界动应力集中因子(DSCF)值的影响。结果表明:高频下,非局部参数和尺寸因子对衬砌内DSCF值的影响较大,并且非局部参数对衬砌内DSCF值有削弱的影响,尺寸因子对衬砌内DSCF值有增强的影响;低频下外衬砌刚度越大,外衬砌内DSCF值越大,内衬砌内DSCF值越小,这说明在外层衬砌不被破坏的情况下,内层衬砌适当选择刚度小一点的材料有利于隧道衬砌的安全;低频下,衬砌厚度在合理范围内越大,衬砌内DSCF值越小。解析结果可为隧道复合衬砌设计提供参考。