轴压圆钢管混凝土短柱非线性徐变效应分析方法

运用连续介质损伤力学的方法,分析轴压圆钢管混凝土（CFST）短柱在高应力水平下的非线性徐变效应. 提出一种新的均匀约束条件下的混凝土塑性损伤本构模型（DPM-UC）,以便于模拟高应力下的塑性和损伤演化;以DPM-UC为基础,提出一种新的考虑混凝土徐变三维特性的非线性徐变效应分析理论框架,建立相应的数值分析方法,并嵌入到有限元分析软件ABAQUS中. 将不同应力水平下的徐变试验结果与分析结果进行对比,结果显示：当承受较大应力水平时,采用非线性与线性徐变理论的计算结果差异明显,采用非线性徐变理论的预测值与实测值更为接近,验证了所提方法的可靠性与合理性.     

基于非线性徐变模型的DAPEIN重力坝温控仿真

目前常采用线弹性徐变模型进行混凝土坝施工期温度应力的仿真分析.当混凝土应力较小时,采用线弹性徐变模型是可行的,但当混凝土应力超过相应龄期抗拉强度的一半时,混凝土的徐变变形与应力之间呈现出明显的非线性关系.改进的非线性徐变模型能考虑徐变变形与应力的非线性关系,将改进的混凝土非线性徐变模型应用到缅甸DAPEIN大坝的施工期温度应力仿真分析中,仿真结果表明,采用线弹性徐变模型与改进的非线性徐变模型计算的徐变温度应力差别较大,采用传统线弹性徐变模型计算的温度应力偏大.     

高性能混凝土早期拉伸徐变的实验研究

对早龄期高性能混凝土的拉伸徐变特性把握,能够为高精度的应力解析及开裂预测提供重要参数.以水灰比为0.3的高性能混凝土为研究对象,利用自行设计的早龄期拉伸基本徐变实验装置,探讨了不同加载龄期（0.5,0.75,1,3和7 d）及不同加载初始应力强度比（0.2、0.3和0.4）下的拉伸徐变特性.实验结果表明：龄期0.5,0.75和1 d加载的混凝土表现出较高的徐变能力,并且徐变速度在持荷一段时间后随龄期的推迟而急剧下降.龄期0.5,0.75 d加载的混凝土徐变表现出较大的非线性,并且对同一个加载龄期,加载初始应力强度比越大,比徐变越大,并且加载初期的徐变速度越快;但加载龄期在1,3,7 d的混凝土徐变仍表现出线性特征.     

早龄混凝土的压缩与拉伸徐变及其研究现状

早龄混凝土的拉伸、压缩徐变规律及其结构徐变应力计算方法是对早期裂缝进行有效预测并控制的关键。既有的徐变研究主要侧重于成熟混凝土,而早龄混凝土徐变相关的科学研究还有待进一步深入。对早龄混凝土的压缩和拉伸徐变研究成果、测试方法及其徐变应力计算方法进行了详细综述。研究表明：目前混凝土早龄期拉伸、压缩徐变试验测试尚无规范可循,相关试验数据较为缺乏;混凝土早龄期徐变预测模型基本未考虑其在低应力水平下的非线性性质;早龄混凝土结构非线性徐变应力理论分析方法亦不尽完善。基于系统试验研究和固化徐变理论建立混凝土非线性徐变理论模型,对早龄混凝土结构采用同时考虑受拉和受压不同应力松弛特性的非线性徐变应力理论计算方法,应可提高早龄结构的有限元仿真精度。     

轻集料混凝土局部受压试验及动力本构分析

为探究轻集料混凝土单轴局部受压动力特性,采用试验机对轻集料混凝土单轴局部受压本构关系进行相关试验研究.考虑了5种不同加载应变率和4种不同加载面积,在位移控制下,得到轻集料混凝土单轴局部受压应力-应变曲线.根据应力-应变曲线特征点的峰值应力、峰值应变和弹性模量,分析不同加载应变率与加载面积对特征点的影响.同时根据混凝土黏弹塑性损伤本构模型,考虑不同加载应变率和加载面积的影响修正模型参数,并通过试验数据验证理论模型的合理性.研究结果表明:加载应变率和加载面积对轻集料混凝土应力-应变曲线影响明显;不同加载面积对轻集料混凝土弹性模量、峰值应力及峰值应变有较大影响;所提出的理论模型能够准确描述轻集料混凝土材料局部动力荷载作用下的应变率效应和非线性行为.     

掺矿渣的高强混凝土早龄期拉伸徐变试验研究

对含活性矿物掺合料高强混凝土早龄期拉伸徐变特性的研究,能够为服役期高强混凝土的高精度应力解析及开裂预测提供重要参数.以0.3水胶比、50%矿渣掺量的高强混凝土为对象,利用本研究团队自行设计的早龄期拉伸基本徐变试验装置,对在不同加载应力强度比(0.2,0.3,0.4)和不同加载龄期(1,2,3,5,7d)情况下的混凝土早龄期拉伸徐变进行了试验研究.结果表明:2d及之后的加载龄期下不同应力强度比的比徐变经时变化曲线基本重合,比徐变表现出较明显的线性特征.加载龄期对于徐变的影响在3d之前加载时特别明显,7d及之后加载龄期对徐变基本无影响.     

基于通用有限元程序和微平面模型分析复杂应力混凝土结构

目的 为了能准确模拟混凝土的各种复杂力学行为,从而对复杂应力混凝土结构进行准确分析.方法 基于微观层次的混凝土本构模型--微平面模型原理,将其与具有优越非线性分析能力的通用有限元程序MSC.MARC相结合,开发了相关程序,并对混凝土在单轴、双轴、三轴、往复受力等各种应力状态下的行为和一片实际剪力墙的滞回加载进行了模拟分析计算.结果 通过与相关试验结果 的比较,验证了程序的可靠性,并指出了现有通用有限元程序在模拟复杂应力混凝土受力行为上的问题.结论 本程序可较好地应用于分析复杂混凝土结构.     

ABAQUS显式分析梁单元的混凝土、钢筋本构模型

目的 为准确模拟地震作用下钢筋混凝土梁柱构件的弹塑性受力特性,解决ABAQUS软件显式分析模块缺乏用于三维梁单元的混凝土本构模型及钢筋本构模型的问题.方法 采用的混凝土单轴本构模型考虑了箍筋对混凝土的约束影响以及混凝土裂面效应的影响,钢筋单轴本构模型合理考虑了Bauschinger效应,利用ABAQUS用户子程序接口VUMAT进行二次开发,编制了用于显式动力分析的梁单元混凝土、钢筋本构模型的计算程序,并对往复荷载下钢筋混凝土柱受力性能进行了数值模拟.结果 通过与ABAQUS自带的钢筋本构模型对比,验证了采用笔者给出的混凝土与钢筋本构模型能够较好地反映钢筋混凝土柱在低周往复荷载作用下的滞回性能以及双向弯曲耦合性能.结论 数值模拟结果与试验结果吻合良好.笔者开发的混凝土、钢筋本构模型能够用于混凝土梁柱构件在复杂受力状态下的动力非线性响应分析.     

散煤的大变形应力应变关系试验研究

为了得到散煤的本构关系,设计了散煤在侧限条件下的大尺寸轴向压缩试验以测定其在轴向分级受压时的应力应变关系,应力和应变的度量分别采用Cauchy应力和对数应变.分析了燃煤的本构关系特点,整理得出:体积应力的对数和体积应变之间近似呈线性关系,偏应力的对数与偏应变之间也近似呈线性关系,此关系符合多孔介质弹性理论中所指出的材料的应力应变关系.基于多孔介质弹性本构模型,通过线性回归分析得到了散煤的体积模量和剪切模量的一般表达式.     

不同龄期混凝土收缩徐变对三塔结合梁斜拉桥的影响

为了研究混凝土桥面板收缩徐变效应对三塔结合梁斜拉桥的影响,以武汉二七长江大桥为工程背景,采用桥梁专业软件MIDAS/CIVIL,考虑不同龄期的混凝土板,建立全桥有限元模型,分析了三塔结合梁斜拉桥在收缩徐变影响下挠度及应力的变化.结果表明:混凝土的收缩徐变引起二七长江大桥主跨挠度增加7.6 cm,塔顶水平位移增大5.6 cm,同时也使钢主梁拉应力增加10.9 MPa,混凝土板压应力减小0.6 MPa.混凝土加载龄期越长,对三塔结合梁斜拉桥挠度和应力的影响越小,并在混凝土龄期达到180 d后对斜拉桥的影响趋于稳定.     

Viscoelasto-plastic rheological experiment under circular increment step load and unload and nonlinear creep model of soft rocks

The viscoelastic-plastic creep experiments on soft ore-rock in Jinchuan Mine III were performed under circular increment step load and unload. The experimental data were analyzed according to instantaneous elastic strain, visco-elastic strain, instantaneous plastic strain and visco-plastic strain. The result shows that instantaneous deformation modulus tends to increase with the increase of creep stress; soft rocks enhance the ability to resist instantaneous elastic deformation and instantaneous plastic deformation during the multi-level of load and unload in the cyclic process. In respect of specimen JC1099, the ratio of visco-elastic strain to visco-plastic strain varies from 3.15 to 6.58, and the ratio has decreasing tendency with stress increase as a whole; creep deformation tends to be a steady state at low stress level; soft rocks creep usually embodies accelerated creep properties at high stress level. With the damaging variable and the hardening function introduced, a nonlinear creep model of soft rocks is established, in which the decay creep is described by the nonlinear hardening function H of viscidity coefficient. The model can describe the accelerated creep of soft rocks since the nonlinear damaging evolvement variable D of deformation parameter of rocks is introduced. Three stages of soft rocks creep can be described with the uniform creep equation in the nonlinear creep model. With this nonlinear creep model applied to the creep experiments of the ore-rock of Jinchuan Mine III, the nonlinear creep model’s curves are in good agreement with experimental data. Foundation item: Project(2007CB209400) supported by the Major State Basic Research and Development Program of China; Project(50774093) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(200801) supported by Open Research Fund of Hunan Provincial Key of Safe Mining Techniques of Coal Mines     

混凝土弹性-徐变本构方程

在工程设计中通常用Burgers模型描述混凝土,依据徐变理论得到混凝土弹性-徐变本构方程.本文在变应力情况下用Burgers模型直接推导出混凝土弹性徐变本构方程,并证明这两种本构方程是等价的.     

聚氨酯泡沫材料的高温蠕变特性

在不同温度、应力条件下对聚氨酯泡沫进行蠕变实验研究,用Modified Time Harding模型对获得的蠕变 时间关系曲线拟合,得到高温条件下聚氨酯泡沫的蠕变本构方程。将拟合的模型及实验测得的稳态阶段的蠕变速率进行比较,发现聚氨酯高分子材料的蠕变特性与温度、应力水平有着重要的联系。随着温度的升高,应力水平的提高,材料的蠕变行为更加显著。高温蠕变曲线分为两个阶段：第一阶段,蠕变速率较大,且随着时间的增长,蠕变速率逐渐下降;第二个阶段,蠕变速率较小,且基本保持恒定。Modified Time Harding模型能够较好地预测聚氨酯材料在高温条件下的蠕变速率。     

非饱和滑带土非线性Burgers蠕变模型

基于非线性流变力学理论,建立了非饱和滑带土非线性Burgers蠕变模型。模型中不仅考虑滑带土非饱和特性-基质吸力对土蠕变特性的影响,同时考虑了与时间、应力状态有关的非线性黏滞体的流变特性,由非线性黏滞体替换Burgers模型中的线性黏滞体。对非饱和滑带土开展三轴蠕变试验,并对试验结果采用最小二乘法曲线拟合,获得了不同基质吸力下的蠕变参数,并将试验结果与Burgers模型拟合曲线以及提出的非线性Burgers模型拟合曲线进行对比。结果表明,采用非线性Burgers模型能很好地拟合试验结果,且与试验曲线的吻合程度、相关系数明显高于线性Burgers模型。     

冻结红层软岩的蠕变特性研究

为研究第三系红层软岩在低温下的蠕变特性。对冻结红层进行单轴蠕变试验,试验结果表明,在应力水平较低时,软岩只存在衰减蠕变,随着应力水平的增大,当超过流变长期强度时,出现了非稳定蠕变;同时,随着温度的降低,软岩的瞬时应变量和蠕变量都会明显减少,而长期强度则有较大幅度的增长,说明温度对软岩及冻结壁的流变性质影响十分显著。引入与时间和应力相关的非线性黏滞系数和时间开关函数,对西原模型进行改进,得到了可以描述加速蠕变的非线性流变本构模型,通过试验数据对冻结红层软岩的参数进行了辨识。将流变模型嵌入到abaqus有限元程序,并对井筒开挖进行数值模拟,获得冻结壁最大位移与时间曲线,通过与实测值进行比较,两者较为吻合。可见,建立的流变模型能够很好的描述冻结红层软岩的蠕变规律。     

高强度混凝土的细观损伤本构模型研究

基于轴向拉伸与压缩试验观测资料，论述了高强度混凝土的细观损伤机理和以应力与应变全曲线及其特征点相对应参数建立的损伤本构模型，提出了拉、压二向应力状态时的本构模型和正交异性损伤本构模型，同时还引入其他学者提出的混凝土三向应力状态各向同性损伤时的本构模型，并提出了高强度混凝土的损伤断裂判据     

高混凝土面板坝流变分析

推导了高围压下的幂函数流变本构模型在三维有限元分析中的具体算法和实现步骤.根据该流变模型对水布垭面板堆石坝进行了流变分析.结果表明,考虑堆石流变后的坝体沉降有明显的增加,对面板的应力变形状态有较大影响,对于高面板堆石坝,选用合适的流变模型正确模拟堆石体的流变变形及发展规律,对减小面板的裂缝和脱空具有重要意义.