考虑细观接触的堆石料本构关系研究

考虑细观接触的堆石料解析模型不仅可以很好地反映堆石料的应力-应变关系,而且可以揭示土体变形和强度发展的细观机理.通过设置特征粒径并采用随围压增加而减小的峰值内摩擦角,将颗粒材料的本构模型应用于堆石料的三轴试验结果模拟中,并采用粒子群优化算法搜寻细观本构模型参数,与试验应力-应变-体变关系比较可以看出,拟合效果很好.表明文中提出的从细观本构出发,构筑堆石料应力-应变关系的方法切实可行.     

干湿循环下石灰粉煤灰改良膨胀土的双屈服面本构关系

基于椭圆-抛物线弹塑性本构模型,研究了干湿循环条件下石灰粉煤灰改良膨胀土的双屈服面弹塑性应力-应变本构关系。首先通过一系列三轴固结排水剪切试验,分别得到不同干湿循环次数下石灰粉煤灰改良膨胀土的偏应力 与轴向应变 、体积应变 、以及剪应变 的试验曲线;然后根据三轴试验结果拟合本构模型中的各参数与干湿循环次数之间的关系表达式;最后引入干湿循环作用因子,建立考虑干湿循环作用的双屈服面弹塑性本构模型。研究表明：(1)干湿循环作用下,偏应力与轴向应变 关系表现为应变硬化,体应变 表现为应变剪缩。 、 、 等试验曲线都呈现出近似双曲线特征;(2)干湿循环作用下,土体的偏应力 不断减小,体应变 不断增大,干湿循环作用显著降低石灰粉煤灰改良膨胀土体的抗剪切、抗压缩能力;(3)体积屈服面、剪切屈服面在 平面上分别为椭圆、抛物线。干湿循环作用下,体积屈服面不断向原点靠近,剪切屈服面不断向 轴靠近,前9次干湿循环作用的影响较为显著,之后屈服面的变化趋于稳定;(4)通过引入干湿循环作用因子所建立的双屈服面本构模型,可定量反映干湿循环作用对石灰粉煤灰改良膨胀土应力-应变关系的影响,以及双屈服面演化过程。该双屈服面本构模型的应力-应变预测值与试验值吻合度较高。     

基于试验非拟合混凝土本构方程

目的建立混凝土单轴拉伸和压缩应力-应变方程．方法基于混凝土单轴拉伸和压缩的试验数据,研究应力-应变变化规律,抛弃传统的拟合方法,直接由混凝土基本性能（初始弹性模量、峰值应力、峰值应变和应变软化性态）导出应力-应变方程．结果全程应力-应变方程由强化方程和软化方程给出,在峰值应力之前,强化方程为单调增且二阶导数为负的曲线,与试验结果曲线相符．在峰值应力之后,用不同的软化方程表示试验软化曲线．结论笔者提出的混凝土本构方程与很多实验数据相符,方程中的参数具有明显的力学意义,形式简单,便于理解,能很好的应用于混凝土本构关系的研究中．     

沥青路面加热型密封胶的低温黏弹性模型

为了描述加热型裂缝密封胶在低温条件下的应力-应变本构关系,以标准线性固体模型为基础,利用玻尔兹曼叠加原理对密封胶在拉伸-松弛过程中的力学行为进行分析,建立密封胶拉伸-松弛阶段的理论方程.采用ASTM D5329的粘结试验方法,选择6种加热型密封胶进行常应变拉伸-应力松弛试验,3种应变量分别为2.25 mm、3.75 mm和6.90 mm,采用标准线性固体模型拟合试验数据,求得拉伸和应力松弛回归方程.实验结果表明,标准线性固体模型可以较理想地拟合密封胶在低温条件下的黏弹性力学行为,应变量越小,模型的拟合精度越高.     

SnAgCu-nano Al钎料Anand本构关系及焊点可靠性

研究了含纳米0.1 wt.%Al颗粒SnAgCu无铅钎料Anand本构关系,将本构关系应用于有限元模拟,分析FCBGA器件SnAgCu-nano Al焊点的应力-应变响应。结果表明,在不同的温度和应变速率的条件下,可以采用非线性数据拟合方法得到SnAgCu-nano Al钎料的Anand本构方程的9个参数值。结合Anand本构模型,采用有限元法计算焊点应力-应变,发现FCBGA器件SnAgCu-nano Al焊点应力-应变分布和焊点阵列有明显的关系,最大的应力-应变集中于拐角焊点;SnAgCu-nano Al焊点的应力-应变值明显低于SnAgCu焊点,证明纳米Al可以提高SnAgCu焊点的可靠性。     

FRP约束混凝土圆柱体本构关系模型

在FRP约束混凝土圆柱体试验的基础上,系统地评估了已有的FRP约束混凝土圆柱体强度模型及应力应变本构关系模型。将已有的强度模型分为两类,即基于钢箍约束混凝土强度模型和基于试验的经验公式。通过与大量的试验数据比较,指出了已有强度模型的不足之处。应用数理统计的方法建立了FRP约束混凝土圆柱体强度及峰值应变计算公式。在分析试验数据的基础上,提出了FRP约束混凝土圆柱体三阶段本构关系模型。计算结果表明,本文提出的FRP约束混凝土圆柱体强度模型及本构关系模型与试验值吻合较好。     

考虑应变强化的高压缩性黏土修正双曲线模型

研究了武汉地区高压缩性黏土弹塑性本构模型。基于Duncan E～v双曲线模型,对等压固结条件下CTC应力路径三轴实验数据进行了数据拟合,得到了该条件下的非线性应力应变关系,并将卸载-再加载试验曲线的平均斜率作为卸载模量,引入了加卸载函数作为判定加卸载的准则。将该模型嵌入有限元程序对三轴压缩试验进行数值模拟,并与Duncan模型数值解及试验曲线作对比。结果表明,该模型较Duncan模型能更好的体现正常固结黏土在CTC路径下的应力应变关系,特别是加载后期的应变强化效应,与试验曲线的最大相对误差不超过5％。     

混凝土单轴受压本构模型及其应用

通过一个细观模型,从损伤的角度解释混凝土在压应力作用下应力-应变关系的非线性和应变软化,根据等效应变假设和损伤力学基本原理,建立了单轴受压混凝土的弹塑性损伤本构模型,可导出已有单轴受压本构关系,并能反映混凝土的刚度退化和卸载后的残余变形;提出一类损伤函数和塑性变形经验表达式,利用应力-应变曲线特征条件和优化算法确定模型参数;与已有受压试验结果相比较,结果吻合良好.     

基于应力-应变曲线的混凝土弹塑性损伤本构模型

为了准确地模拟混凝土材料的力学性能,从有效应力的角度出发,基于连续损伤力学基本原理,根据混凝土的应力-应变关系曲线(以改进的Saenz曲线为例),推导出混凝土受压损伤演化方程,建立基于应力-应变曲线的混凝土弹塑性损伤本构模型,并且开发进入ABAQUS中;通过数值模拟与试验结果对比分析,结果表明该本构模型可很好地描述混凝土的塑性变形、刚度退化的力学行为;对钢筋混凝土桥墩的振动台试验进行模拟,结果表明该模型可较好地模拟地震作用下钢筋混凝土桥墩的损伤演化过程,因此该方法建立的混凝土弹塑性损伤本构模型具有工程应用意义.     

近海环境下锈蚀箍筋约束混凝土本构模型

采用人工气候环境模拟技术模拟近海环境,对36组约束混凝土棱柱体试件进行加速腐蚀,开展轴压试验,研究箍筋锈蚀对约束混凝土峰值应力、峰值应变和应力-应变曲线形状的影响. 通过对试验结果的回归分析,得到考虑箍筋锈蚀率影响的混凝土峰值应力和应变修正系数拟合公式,以形状系数作为应力-应变曲线形状参数,基于Mander模型确定考虑箍筋锈蚀率影响的形状系数的计算公式,建立近海环境下的锈蚀箍筋约束混凝土本构模型. 与试验结果对比发现：采用该模型计算得到的各试件峰值应力、峰值应变及应力-应变曲线形状均与试验结果符合较好,表明建立的本构模型能够较准确地反映锈蚀箍筋约束混凝土力学性能,可以用于该环境下的锈蚀RC结构剩余承载力及抗震性能评估.     

基于最小二乘支持向量机的岩土本构关系曲线拟合

最小二乘支持向量机（Least Square Support Vector Machine,简称LSSVM）是对支持向量机（SVM）的一种改进,是继人工神经网络（ANN）之后又一新的机器学习方法。利用LSSVM拟合了利用Duncan-Chang本构模型的E-V模式数值模拟岩土的三轴实验得到的应力-应变函数曲线。通过对比分析,验证了LSSVM用于岩土本构关系曲线拟合的可行性和精确性。     

薄壁圆管截面空间梁系塑性及弹塑性矩阵

目前应用广泛的空间网壳结构,大多数均由高频焊接薄壁圆钢管作为基本结构单元,为了精确对该类结构进行弹塑性分析,必须获得材料的弹塑性本构关系。通过推导理想弹塑性材料,任意应力状态的塑性矩阵和弹塑性矩阵,并结合薄壁圆管截面空间梁系中微梁元的特殊应力状态,得出该类结构进入塑性状态后的本构关系。为空间网壳结构的弹塑性地震响应及抗震性能分析研究奠定了坚实基础。     

Digitalization Modeling System for Constitutive Relation of Geomaterial

1 Introduction The classic theory of plasticity for metal is just a particular case of the general constitutive model for geomaterials[1]. It’s very difficult to acquire an effective constitutive model because its validity rests with many characteristics of geomaterials. It’s very difficult to make certain deformation of specimens in conventional soil tri-axial compression tests because some disadvantages exist in the experiment principles, approaches and instruments [2–3]. The axial deform…     

平面弹塑性问题的边界元求解

本文讨论并运用边界元法,计算了具有双线性应力应变关系的平面弹塑性问题,计算中将固有应变法运用于边界元的求解中,避开了迭代运算与矩阵更新,并对边界应力的求解方法作了适当的改进。编制了计算机程序,在微机上实现了例题考证及实物计算,得到了较好的结果。     

Viscoplastic Damage-Softening Constitutive Model for Concrete Subjected to Uniaxial Dynamic Compression

A new viscoplastic damage-softening constitutive model is presented.It is developed by integrating a Bodner-Partom viscoplastic model with a new damage evolution equation.A set of ordinary differential equations (ODEs) is formulated,and a Runge-Kutta integral method is used to get stress-strain curves given by the model.Also,stress-strain curves of a wide range of strain-rates for concrete were obtained by split Hopkinson pressure bar (SHPB) tests.By fitting the integral stressstrain curves to the experimental ones with the least square optimization method,we determined the material parameters in our model.Some properties of the new model,such as strain-rate sensitivity,damage evolution characteristics,strain-rate jump effects and unloading feature,are explored.These results show that our new model can describe dynamic behaviors of concrete very well,and our integrating-fitting-optimizing method to get material parameters is valid.     

粒状土与结构接触面多重剪切边界面模型

针对工程中存在大量的土与结构物相互作用,使接触面的力学特性对土体和结构物的受力变形及其相互作用产生重要影响的问题,利用塑性滑移理论,将粗粒土与结构接触面的宏观变形分解为一个宏观法向变形和剪切面内一系列不同方向分布的相互独立虚拟微观剪切变形;通过虚功原理,在粒状土的状态相关和边界面弹塑性理论框架内建立一个粗粒土与结构接触面的多重剪切边界面模型.每个微观剪切变形包含一个微观剪应力-应变关系和一个微观应力-剪胀关系.引入一个与接触面土体密度和法向应力相关的状态参数,用以描述不同状态下土与结构接触面的变形和强度特性.对不同粗粒土与结构接触面在二维或三维应力条件下的单调和循环剪切试验进行模拟计算,模型预测与试验结果吻合良好,说明模型能够合理地描述粗粒土与结构接触面的非线性力学行为.     

复杂应力条件下土的结构性本构关系

结合陕西杨凌非饱和黄土不同条件下的三轴试验资料，将作者提出的一种新的土结构性定量化参数（应变型综合结构势）引入土的强度变形特性分析，发现在同一围压下土结构性参数对不同影响因素下的应力应变曲线均具有较好的归一化作用。基于归一化曲线所表现出的双曲线特征，用类似邓肯一张模型的处理手法构造了非饱和黄土的结构性本构关系，本构模型的参数均可由试验确定。由于本文提出的土结构性本构关系引入了能够反映复杂应力状态的土结构性参数并且与邓肯一张模型形式相同，因而具有应用范围广泛和便于程序分析的潜力。试验验证表明，结构性本构关系可以较好地反映非饱和黄土的强度变形关系。     

The complete stress-strain curve of recycled aggregate concrete under uniaxial compression loading

The mechanical performance of recycled aggregate concrete (RAC) is investigated. An experiment on the complete stress-strain curve under uniaxial compression loading of RAC is carried out. The experimental results indicate that the peak stress, peak strain, secant modulus of the peak point and original point increase with the strength grade of RAC enhanced. On the contrary, the residual stress of RAC decreases with the strength grade enhancing, and the failure of RAC is often broken at the interface between the recycled aggregate and the mortar matrix. Finally, the constitutive model of stress-strain model of RAC has been constituted, and the results from the constitutive model of stress-strain meet the experiment results very well.     

软岩地下洞库施工的水土耦合有限元模拟

为了解决饱和软岩地下洞库开挖稳定数值模拟分析中的2项关键问题：合适的本构模型和超孔隙水压对岩体受力变形的影响,基于软岩的类超固结土性质,将下负荷面理论应用于修正剑桥模型,推导出适用于研究软岩地层开挖数值模拟的简易本构模型,并通过三轴试验结果与数值模拟结果相比较验证新本构模型的适用性;然后通过某一实际软岩地下洞库开挖工程的数值模拟,对比分析水土耦合和水土非耦合方法得到的数值模拟结果与现场实测结果间的符合程度.结果表明,新提出的所需参数较少的简易软岩本构模型能较好地模拟岩体在开挖过程中的受力变形特征,同时发现采用水土耦合算法模拟饱和软岩地下洞室开挖能够很好地模拟实际开挖过程中围岩的受力与变形情况.