多体系统非连续变形的弹性及弹塑性分析方法(I)——基本原理

非连续变形是多体系统的一个重要特性。从一般的平面问题出发，建立了多体系统的非连续变形分析的分区参变量最小势能原理，阐明了其理论基础，并推导了多体系统的非连续变形的弹性和弹塑性分析的整体控制方程，探讨了其求解的数值算法。该方法能够仿真模拟多体系统的变形和应力，不仅能够对多体系统进行静、动力耦合分析，而且还能够逐步模拟与预测多体系统的变形与应力响应及接触界面上的接触应力和相对运动等复杂的非线性过程。     

多体系统非连续变形的弹性及弹塑性分析方法(II)—— 数值算例

应用多体系统非连续变形的弹性及弹塑性分析方法从不同角度对刚性体、弹性体和弹塑性体组合多体系统进行具体的数值计算与分析,探讨接触界面的力学参数和材料强度参数对系统的变形、应力和接触应力以及塑性区的影响,得出十分有意义的结果与比较合理的结论.算例表明非连续变形计算力学模型作为一种新颖而强有力的数值分析与数值模拟方法,能够对一般的刚性体、弹性体和弹塑性体所构成的复杂的多体系统进行静、动力及接触非线性和材料非线性耦合数值分析与模拟,具有广泛的应用前景.     

大跨度连续刚构桥的弹塑性动力时程分析

采用刚度退化三线性模型对某大跨度连续刚构桥实体工程进行了弹塑性动力时程分析,确定了桥墩塑性铰对结构抗震性能的影响,算例分析结果可为同类桥梁工程的抗震设计提供指导。     

基于工程体–地质体相互作用的接触面变形 破坏研究

 针对工程体与地质体的相互作用机制,研究工程体和地质体之间不规则接触面的性质和表征方法;提出立方体覆盖的新方法来直接测量表面分维,提高了测量精度。利用光贴片试验研究不同接触形态地质体与工程体共同作用的界面效应(界面的变形、破坏和滑移规律)。开发了具有非均匀性和分形特性的接触面单元,建立了具有接触面特性的两体(工程体与地质体)力学模型。研究碾压混凝土坝和岩基两体相互作用的破坏模式和影响因素,以客观评价大坝整体的稳定性问题。应用断裂力学研究碾压混凝土坝和坝基两体相互作用时不规则坝踵裂缝扩展的稳定性,获得了裂缝扩展的临界长度和荷载,研究结果表明：两体接触面的粗糙性阻碍了裂缝的扩展。     

压力相关弹塑性Cosserat连续体模型与应变局部化有限元模拟

提出了一个压力相关弹塑性Cosserat 连续体模型。具体考虑非关联Drucker-Prager 屈服准则,应力和应变速率向量的偏量和球量部分分离,在Cosserat 连续体模型的框架下,推导出压力相关弹塑性Cosserat 连续体本构模型的一致性算法:率本构方程积分的返回映射算法和压力相关弹塑性切线本构模量矩阵的闭合型显式表示。避免了计算切线本构模量矩阵时的矩阵求逆,保证了模型的数值求解过程的收敛性与计算效率。利用所发展的模型和有限元法,对应变软化引起的平面应变问题中的应变局部化现象进行了数值模拟。数值模拟结果表明,所发展的模型能保持应变局部化边值问题适定性、再现应变局部化问题特征:塑性应变局限于局部处急剧发生和发展以及随塑性变形发展的整体承载能力下降等方面的性能。     

不连续岩体的三维弹粘塑性复合单元模型研究

阐述了复合单元法的原理，并在此基础上提出了针对不连续岩体的算法。该算法最突出的特点是每个复合单元可以含有几个不连续面，如断层或节理。该算法的主要优点是可以方便地整合到传统有限元分析程序中，且当结构中含有较多需在计算中离散处理的不连续面时，计算网格的生成不受不连续面的数量、位置和方向的影响。算例表明这种新方法是合理和有效的。     

多体系统非连续变形的弹性及弹塑性分析方法（Ⅱ）——数值算例

应用多体系统非连续变形的弹性及弹塑性分析方法从不同角度对刚性体、弹性体和弹塑性体组合多体系统进行具体的数值计算与分析，探讨接触界面的力学参数和材料强度参数对系统的变形、应力和接触应力以及塑性区的影响，得出十分有意义的结果与比较合理的结论。算例表明非连续变形计算力学模型作为一种新颖而强有力的数值分析与数值模拟方法，能够对一般的刚性体、弹性体和弹塑性体所构成的复杂的多体系统进行静、动力及接触非线性和材料非线性耦合数值分析与模拟，具有广泛的应用前景。     

基于Cosserat连续体的CAP弹塑性模型与 应变局部化有限元模拟

提出了一个非光滑多重屈服面的CAP弹塑性Cosserat连续体模型.考虑到Cosserat连续体理论的特点,将其应力和应变速率向量的偏量和球量部分分离,针对各分屈服面分别被激活及某两个屈服面同时被激活的情况,发展了非线性本构速率方程积分的一致性算法,且率本构方程积分的返回映射算法和一致性弹塑性切线模量矩阵均为显式表示,避免了计算切线本构模量矩阵时的矩阵求逆.利用所发展的模型和一致性算法,数值模拟了平面应变条件下由应变软化及非关联塑性引起的边坡渐进破坏问题和隧道开挖问题.数值结果表明,所发展的模型和一致性算法在保持应变局部化问题的适定性、保证数值求解过程的收敛性和计算效率等方面具有良好的性能.     

基于工程体-地质体相互作用的接触面变形破坏研究

针对工程体与地质体的相互作用机制,研究工程体和地质体之间不规则接触面的性质和表征方法;提出立方体覆盖的新方法来直接测量表面分维,提高了测量精度.利用光贴片试验研究不同接触形态地质体与工程体共同作用的界面效应(界面的变形、破坏和滑移规律).开发了具有非均匀性和分形特性的接触面单元,建立了具有接触面特性的两体(工程体与地质体)力学模型.研究碾压混凝土坝和岩基两体相互作用的破坏模式和影响因素,以客观评价大坝整体的稳定性问题.应用断裂力学研究碾压混凝土坝和坝基两体相互作用时不规则坝踵裂缝扩展的稳定性,获得了裂缝扩展的临界长度和荷载,研究结果表明:两体接触面的粗糙性阻碍了裂缝的扩展.     

横观各向同性体平面问题的不连续位移法

采矿和岩土工程中所遇到的大多数岩石以及很多复合材料都是横观各向同性体.作为边界元法的一种,不连续位移法较适用于解决采矿和岩土工程中包含有不连续面诸如断层,节理和裂縫等的问題.法向和剪切的不连续位移可以证明系等于相应的四极力系.本文中利用富氐变换推导出了与弹性主方向是呈任意角度的法向和剪切的不连续位移的基本解,并开发了相应的计算程序.数值解与理论解吻合很好,证明了所给出解及程序的正确性.文中还给出了一些应用实例.     

裂隙岩体非连续变续的静力和动力分析方法

裂隙岩体在静力或动力作用下产生的变形主要是裂隙的变形，岩石变形相对很小，两者不相连续。用非连续变菜分析方法研究岩体的非连续特性才得到微观的具体反映。在动力或静力作用下，位移实际上一时间有关，故对静力问题仍要用动力方法。只有对很上位移的静力问题，当岩体睡于稳定情况下，才可忽略这一时间因素。对极大位移的动力问题，如爆炸等，用非连续变形分析方法计算得到很好的结果，本语文用非连续变形分析方法对以上问题作了     

某雨棚多跨连续张弦梁结构的设计与静力弹塑性分析

多跨连续张弦梁结构是一种新型的平面张弦梁结构形式.介绍了某雨棚多跨连续张弦梁结构的设计概况和结构体系选用,并对结构进行了抗震性能分析.根据静力弹塑性(Pushover)分析的基本原理,对该结构进行最不利荷载组合下的静力弹塑性计算分析.计算结果表明:Pushover分析可以从能力谱曲线、层间位移角和塑性铰分布及变形方面综合地对该类大跨度钢结构进行抗震性能的评估,它是实现基于性能化设计的有效方法.     

弹塑性固体的新单元模型

根据在等效外力下桁架单元与正六面体单元的剪切、受拉、受压的应力应变曲线相同,建立了一个新单元模型,并求解了弹塑性力学的计算问题,其结果与其他方法计算结果吻合良好。     

动力弹塑性时程分析方法的二次开发研究

本文对基于材料本构关系的动力弹塑性时程分析方法的发展状况进行概述,针对其不足进行了二次开发研究,编制了相应的计算程序,通过验证,计算结果可靠,具有较高的实用价值。     

基于ABAQUS的弹塑性本构关系模型开发

根据塑性力学基本公式的谱分解形式,采用回映算法编制用户材料子程序,数值计算结果表明算法有效。     

浆体中连续粒径粉体的堆积密度计算方法

本文将浆体中的粉体颗粒及其表面包裹着的一层水膜作为复合颗粒，从而将求浆体中粉体颗粒堆积密度的问题转化为求假想干粉体系复合颗粒堆积密度的问题，在Stovall模型的基础上推导了浆体中连续粒径粉体的堆积密度计算方法，并通过试验确定了待定参数。本方法可以用于模拟水泥、磨细矿粉、粉煤灰等胶凝材料细颗粒的堆积密度。     

“问题连续体”优化高中物理习题教学分析

高中物理习题教学是教师引导学生运用所学物理知识进行实际问题解决的初步实践,是高中物理教学的重要组成部分,"问题连续体"作为新式的教学方式,对习题教学具有重要指导意义。     

塑性铰模型对混凝土框架结构动力弹塑性分析的影响

建筑结构在遭遇罕遇大震时,部分结构构件将进入塑性状态.对结构进行弹塑性分析可以更好地掌握建筑结构在大震下的动力响应特性.基于SAP2000软件,分别采用该软件提供的默认塑性铰单元和弹塑性计算用的塑性连接单元,建立混凝土框架结构的弹塑性动力计算模型,输入折线时程曲线和地震记录曲线,进行弹塑性动力时程分析.结果表明,采用刚塑性滞回模型的默认塑性铰单元计算得到的结构加速度响应比采用弹塑性滞回环模型的要低,在使用程序默认塑性铰单元作动力弹塑性时程分析时需要注意考虑该现象对结果的影响.     

基于类桁架连续体框架结构位移约束的拓扑优化

采用正交纤维增强材料模型,在弱的基材料内沿正交方向嵌入致密的杆件,以节点的密度和方向作为设计变量.在水平荷载作用下,以节点在任意一点水平方向的位移为目标函数,采用有限元分析方法优化框架结构材料的分布形成类桁架连续体.最后将结果应用于工程实例,并采用ANSYS进行对比分析.