统一强度理论的数值分析及其应用

采用考虑了的影响,能反映材料拉压性能的俞茂宏双剪统一强度理论,建立弹塑性有限元程序UEPP,对西安东门城墙进行了弹塑性分析,从中得出了各种强度准则的结果,对比分析说明应用双剪统一强度理论可以充分发挥材料性能,有很广的适用性。     

西安东门城墙有限元动力分析

西安东门城墙是我国的重点保护文物，对其研究意义重大．本文采用俞茂宏统一强度理论建立的弹塑性本构模型的动力有限元程序，输入Ｅｌ－Ｃｅｎｔｒｏ 波对其研究，得到了不同点的加速度响应曲线、位移响应曲线和最大加速度及最大位移，为古城墙研究提供了宝贵的资料．     

西安永宁门城墙稳定性分析

在弹塑性理论基础上,应用DP准则对西安永宁门城墙进行稳定性分析,把古城墙看作平面应变问题来考虑,根据城墙的具体勘探数据建立了有限元模型,对其在不同大小荷载作用、有防空洞等情况下进行了有限元分析,根据城墙位移变形和土体塑性扩展分析,认为城墙在上部建筑物附加应力等一般荷载（不大于70 kPa）作用下是安全的.     

西安永宁门城墙稳定性分析

在弹塑性理论基础上,应用DP准则对西安永宁门城墙进行稳定性分析,把古城墙看作平面应变问题来考虑,根据城墙的具体勘探数据建立了有限元模型,对其在不同大小荷载作用、有防空洞等情况下进行了有限元分析,根据城墙位移变形和土体塑性扩展分析,认为城墙在上部建筑物附加应力等一般荷载(不大于70 kPa)作用下是安全的。     

圆形隧道弹塑性分析的强度理论效应研究

合理的强度准则对隧道围岩的弹塑性分析十分重要,首先归纳建立了平面应变条件下8种岩土常用强度准则的统一线性方程,进而考虑围岩剪胀特性和塑性区不同弹性应变情况,推导了理想弹塑性围岩应力和位移的新解,并对所得新解进行可比性分析,最后探讨了围岩弹塑性分析的强度理论效应与塑性区位移的参数影响特性。研究结果表明:本文统一线性方程应用简洁灵活,便于探讨强度理论效应;围岩弹塑性新解可退化为众多已有解答,具有广泛的适用性;隧道围岩的强度理论效应明显,应优先选用广义Matsuoka-Nakai准则、统一强度理论(b=1/2)、Mogi-Coulomb准则和广义Lade-Duncan准则,谨慎采用统一强度理论(b=1)、外接圆Drucker-Prager准则,不鼓励使用内切圆Drucker-Prager准则和Mohr-Coulomb准则;围岩塑性区位移受剪胀特性、塑性区弹性应变的影响显著,且不同强度准则下二者的影响程度不同,应综合考虑3种因素的共同影响。     

平面应变问题非连续分叉统一解

运用统一强度理论 ,对弹塑性材料的非连续分叉现象进行了研究 ,获得了非关联弹塑性材料在平面应变条件下非连续分叉的起始方位角以及相应的硬化模量的统一解析解形式。由于考虑了材料的非关联流动以及拉压异性 ,此解可适用于岩土类材料以及其它类别的弹塑性材料。已有文献中的非连续分叉起始方位角结果为本文统一解的特例或线性逼近。研究表明 ,材料的拉压异性以及所受的中间主应力对非连续分叉有较大影响。同时指出不同强度准则对于弹塑性材料非连续分叉的影响以及正确选择符合所研究材料的强度准则在非连续分叉的研究中是重要的。进一步分析表明 ,对于平面应变情形 ,剪切带同滑移线本质上是一致的。通过与实验结果比较 ,验证了统一非连续分叉理论的合理性和正确性。     

双线铁路隧道开挖方式数值模拟分析

以双线铁路V级围岩隧道为研究对象，利用弹塑性有限元程序ANSYS建立数值模型，以莫尔一库伦强度准则为屈服条件，分别对台阶法和中隔壁法开挖支护进行数值模拟，得到施工过程中围岩及支护结构的位移、应力分布的变化规律。计算结果可为隧道施工提供参考依据，对理论研究和工程实践具有一定的指导意义和实用价值。     

积极开展矿山岩体变形稳定性的研究

构件变形稳定性的研究,是从1744年欧拉提出细长杆在轴压作用下的平衡问题开始的,他只进行了静态平衡下弹性情况的稳定性分析。提出了压杆丧失稳定(简称失稳)的静力准则,即经典稳定理论的准则。现在结构稳定性研究已发展成为固体力学的一个重要分支学科,其内容涉及对结构静动态弹塑性稳定性的分析及失稳特性的研究．     

中间主应力对球形孔扩张的影响

基于Mohr—Coulomb理论推导的球形孔扩张问题的弹塑性解没有考虑中间主应力的影响。因而与实际结果有误差。为此，本文利用双剪强度理论建立了球形孔扩张问题时的弹塑性解。通过算例表明：基于双剪强度理论所求的球形孔扩张的塑性区半径小于M—C准则。据此可充分发挥材料自身的承载能力，减少支护，对实际工程具有重要的理论和实际意义。     

一种简便的岩石三维Hoek-Brown强度准则

针对岩石Hoek-Brown(HB)强度准则无法考虑中间主应力对强度的影响的问题,借鉴混凝土Ottsosen强度准则表达式,提出一个简便三维HB准则。详细推导所提出准则的3种不同表达式,并对其强度破坏面图像外凸性和光滑性进行证明。涉及的待定参数采用多元非线性拟合模型确定,采用8种不同的岩石真三轴试验验证模型的合理性。同时比较新强度准则3种不同表达式得到的确定系数,进一步与其他3个三维HB准则进行了比较。结果表明准则不但简便,具有较高的精度,且便于进一步形成弹塑性本构。     

混凝土平面应力状态下的有限元分析

本文采用非线性的弹塑性本构模型,用Ottenson四参数强度准则判断混凝土所处的状态,分别对起弹塑性状态进行有限元分析,基于本文理论编制有限元程序验证了本文理论和程序的可行性和正确性。     

地震作用下结构弹塑性位移反应规律的研究

通过对单自由度体系在不同类型地面运动作用下的弹塑性位移反应特性的研究，总结了结构在地震作用下的位移反应规律，为考虑塑性累积疲劳损伤的结构地震破坏准则的研究提供依据。     

弹塑性Ⅰ- Ⅱ复合型加载下J积分断裂准则研究

在分解J积分法调制的弹塑性大变形有限元程序计算的基础上，用阻力曲线法研究了两种材料不同Ⅰ-Ⅱ复合比下的J积分阻力特性，提出了一个适合中低强度、塑韧性较好材料的复合型延性断裂准则，并结合复合延性断裂微观过程的观察，对该准则和a值做了解释和讨论。     

岩坡稳定的三维强度折减法分析

目前，强度折减法基本上用于边坡的二维稳定分析。为研究其在岩石边坡三维稳定分析中的适用性，选择平面滑动和楔形体滑动2个经典算例，运用强度折减法求解其安全系数，并与E．Hoek和J．W.Bray给出的解析解进行对比。计算结果表明，数值解与解析解非常接近，模拟的滑动方向与理论假定也基本一致。算例中，结构面使用实体单元模拟，为此进一步探讨结构面单元厚度和网格密度对计算精度的影响；结构面均为甲面，其厚度为块体高度的1／10～／200，厚度与单元数对安全系数的计算结果影响不大。对特征点位移准则和塑性区贯通准则进行比较分析，认为结构面塑性区贯通收敛准则在理论上与极限平衡理论较为吻合，实际应用上也易于操作．作为收敛准则较为合理。三滑面五面体滑动算例进一步验证该方法的适用性。     

薄圆环极限荷载统一解

采用双剪统一强度理论,考虑材料的拉压性能差异,对薄圆环进行弹塑性分析,得出了极限荷载统一解．利用此解可以合理地得出不同材料的相应解．现有的Tresca、Mises、Mohr-Coulomb、双剪强度理论等解是本文统一解的特例．结果表明,拉压性能差异对薄圆环的极限荷载有明显的影响,利用本文解,能充分发挥材料性能,减轻结构重量,取得多方面的效益．     

薄壁圆筒在阶形变形路径下的统一增量解

基于俞茂宏统一强度理论，分析了薄壁圆筒在拉扭阶形变形路径作用下的增量解，得出了适用于各种不同拉压强度比的理想弹塑性材料统一增量解的形式。为材料选取合适屈服准则提供了方便，也为不同拉压比、不同泊松比的理想弹塑性材料在屈服后的应力状态及应力追踪的计算机模拟提供了便利。结果表明：通过改变材料的综合影响系数，可以只用一种或几种材料通过改变泊松比、拉压比和反映主切应力影响的系数等，来模拟其他已知或未知材料屈服后的性能。     

隧道工程下穿土质城墙沉降变形控制标准的理论研究

随着我国隧道工程技术的蓬勃发展，在建(构)筑物密集区、重要文物保护区内采用隧道形式穿越已成为可能，对于隧道建设者来说，如何在复杂环境下确保重要建(构)筑物的安全一直以来都是地下工程面临的重要课题，现有控制标准的研究主要围绕地基变形对上部结构的耐久性影响展开，而从结构自身材料及内力出发，对结构变形控制标准的研究较少。本次研究以山西某隧道穿越土质城墙工程为背景，针对城墙材料的特点结合弹塑性理论及Peck沉降槽原理建立起地层变形与结构内力之间的关系式，并推导出能够真实反映穿越建筑物受力情况的沉降控制标准，根据数值模拟及现场实测分析加以验证，为后续相似工程提供参考的同时也为其他研究人员提出一种新的思路。     

横观各向同性岩石弹塑性本构模型与参数求解方法研究

地层中普遍存在层理状岩石,这些岩石细观结构具有显著的方向性,从而引起了其变形与强度具有横观各向同性。采用弹性力学与广义塑性力学基本理论,建立了岩石横观各向同性弹塑性本构模型:弹性部分采用广义胡克定律描述,塑性部分采用基于广义八面体剪应力的屈服准则和势函数、非关联流动法则和应变硬化准则描述。该模型屈服面为外凸的非等截距椭圆截面角锥体,在各向同性条件下可退化为米塞斯屈服准则。提出了模型参数求解方法:弹性参数采用三轴压缩和扭转试验联合求解;塑性参数采用不同层理方向试样的三轴压缩试验求解。以炭质板岩为例,验证了所提出的横观各向同性弹塑性模型和参数求解方法,验证结果表明所提模型较好地反映了岩石的横观各向同性,参数求解方法简单有效。此外,还根据试验数据分析了炭质板岩塑性势方向性和弹塑性参数耦合特征。研究成果将为丰富岩石力学基本理论和解决相关工程问题提供理论基础。     

裂纹线场分析方法在岩石力学中的应用

 将岩体破坏主控结构面上的裂纹视为共线等间距裂纹,利用裂纹线上的合理条件将共线裂纹受压剪应力的问题简化为有限宽岩体内含有一条裂纹受压剪应力的问题;把岩体材料的屈服准则作为求解该问题的基本方程,运用线场分析方法在裂纹线附近区域得到弹塑性解析解。分析裂纹面闭合所产生的裂纹面上的摩擦强度对裂纹线附近应力场的影响,通过在裂纹线上提出的合理条件和弹塑性应力场在其边界上的匹配条件,得出裂纹线上塑性区范围与压剪荷载的关系,并获得岩体沿主控结构面的裂纹贯通破坏的强度准则。通过与试验结果的对比分析后发现所提出理论是合理的,研究结果可为岩体断裂力学的发展提供有力依据。     

剪力墙结构弹塑性分析的QR法I——位移函数及本构模型

基于QR法的基本原理和主要优点，建立了一套新的适用于剪力墙结构分析的位移函数，其中x方向采用新构造的3次B样条基函数，y方向则首次采用一般幂级数代替板条函数、正交函数等作为基函数；根据剪力墙的受力特点选择了适当的材料本构关系、屈服准则等；按照弹塑性力学基本原理，基于W．F．Chen模型，推导出了材料应力-应变关系的显式表达，为QR法和剪力墙结构弹塑性分析的结合奠定了较为完备的理论基础。