基于数字照相的砂土剪切变形模式的试验研究

利用自行研制的数字照相量测软件包PhotoInfor和自行设计的大型剪切试验装置,在不同围压下,对砂土的剪切变形模式以及土体变形局部化的发生、发展和演变过程进行了全面观测.结果表明:砂土变形区域呈纺锤型,由多条曲线形大变形带和带间小变形区组成,不同围压下的剪切变形模式基本相近;土体最终形成的剪切带与初期发生的局部变形带并不完全重合;土体剪切变形可分为初期全域快速弹性变形、中期局部区域塑性变形与后期剪切带内集中塑性变形三个阶段.

基于图像分析的实验模型变形场量测标点法

在模型观测面上 ,通过设置嵌入式彩色标点 ,在实验各阶段利用数码相机拍摄照片 ,然后应用数字图像处理技术 ,识别并比较每一实验阶段的标点坐标 ,利用有限元中常用的四边形等参变换的方法将测点图像空间坐标转换为模型空间坐标 ,实现了图像校准和变形计算 .开发了一套应用软件系统 ,用于数字图像标点识别分析和结果数据的可视化处理 ,精度检验实验结果表明测点位移识别均方误差为 0 .14～ 0 .5 2个像素 ,相当于模型观测范围的 5 / 10 0 0 0 0～ 1.5 / 10 0 0 0 .

基于改良型平面应变仪的砂土特性研究

平面应变试验是研究开发时间较早但仍未完全成熟的一种土力学试验。近年来该试验方法在许多新的方向中得以应用,显示其仍具有相当的重要性。回顾国内外平面应变仪的研究历程,对几种主要类型的平面应变仪各自的优缺点作了阐述,指出仍有必要进一步提高其试验精度和可靠性。以此为目的,从装置构造、量测方法、控制精度及数据整理方法等方面进行革新,开发改良型平面应变仪,并对影响试验结果的各因素进行详细深入的探讨,在此基础上对砂土试验结果进行分析,表明该试验仪的精度和可靠性。同时,以建立在该试验仪试验结果上的砂土破坏准则为依据,对应于平面应变状态下的应力关系,推导平面应变条件下的砂土强度参数与三轴条件下参数的换算关系,并与类似的关系式进行比较。

基于平面应变试验的修正塑性功硬化软化模型

以改良型平面应变仪为基础,通过一系列平面应变和三轴压缩试验,对砂土的应力应变特性进行了研究,推导出以修正塑性功为硬化参数的本构关系。改良型平面应变仪较好地解决了加载面的摩擦及约束问题,能保证ε2的控制精度,并采用了合理的变形量测整理方法。本文提出的弹塑性模型仍以传统塑性理论为框架,其弹性特性、破坏准则、硬化参数及塑性势等均直接从试验曲线推导,以修正塑性功为硬化参数的硬化准则函数能反映硬化及软化的全过程曲线,并从试验结果推导了非关联流动准则塑性势函数。该模型结构较为清晰,参数选取规范,模型验证表明计算结果与试验结果较为吻合。

采用修正塑性功硬化参数的双屈服面模型及应用

首先对国内外双屈服面模型的发展进行回顾,指出土体模型中双屈服面概念的必要性和合理性。其次以平面应变试验结果为基础,直接推导出双屈服面模型各部分关系式,其中体积屈服面以塑性功为硬化参数,硬化函数与试验结果吻合程度较好,剪切屈服面以修正塑性功为硬化参数,满足了其与硬化面关系唯一性的要求,并可反映硬化–软化全过程。为使其能较方便地应用于数值计算方法,推导适用于双屈服面模型的弹塑性刚度矩阵。最后应用该模型对一高填土工程的变形进行计算,比较显示其与实测结果较为吻合。