混凝土受压疲劳特性及损伤本构模型

基于边界面概念和损伤力学理论，建立了混凝土受压各向异性损伤模型。加载面、边界面方程均以损伤能量释放率表示。在能量释放率空间内，由加载面与初始损伤面、边界面之间的位置描述损伤状态。通过建立累积损伤与相应循环损伤能量释放率阈值之间的关系，确定了疲劳加载中极限断裂面的变化规律。利用变形唯一性假定，得到混凝土疲劳与单调加载的损伤量及应力应变之间的关系，为从全过程研究经历多种形式加载的混凝土性能退化规律奠定了基础。完成了混凝土单调加载、单级疲劳和多级疲劳继而单调加载试验，得到了模型中的参数。经比较，模型计算与试验结果吻合较好。     

混凝土动态损伤本构模型研究

对单向应力状态下钢纤维含量为0和2%的混凝土进行了单调加载试验。在峰值应变前,根据Weibull统计分布理论和等效应变假定原理得出混凝土损伤本构模型;在峰值应变后采用Lognormal统计分布理论和等效应变假定原理得出混凝土损伤本构模型。通过试验验证,该分段式模型可以有效描述单轴受压状态下混凝土的损伤过程。     

基于界面本构模型的锚杆张拉受力分析

为明确锚杆拉拔过程的受力情况,引入2种考虑残余强度的锚固界面软化本构模型,并分析了模型参数的具体物理意义。从锚杆的荷载位移现场实测数据出发,通过2个工程实例,基于粒子群优化算法反演模型参数,并利用反演得到的界面模型参数,通过荷载传递微分方程进行正分析,对不同张拉荷载下锚固体的轴力以及界面剪应力分布进行预测。预测结果与试验数据吻合良好,证明了引入模型的合理性以及反演方法的可行性。同时分析了锚杆张拉时的受力变化过程,拉拔过程中,锚杆锚固段剪应力分布由一条最大值在张拉端的单调曲线演变为一条单峰曲线且峰值不断向远端传递。研究成果可为锚杆的设计与施工提供一定的参考。     

钢纤维混凝土内时损伤本构模型

本文在作者建立的普通混凝土内时损伤构型的基础上，引入纤维含量特征参数对损伤变量影响的系数。建立了钢纤维混凝土的内时损伤本构模型，该模型的特点是：把内时理论与损伤力学相结合，摆脱了古典塑性力学中屈服面的概念，又使模型中的参数和基本方程大大减少；考虑了不同纤维含量特征参数对本构模型的影响；使钢纤维混凝土和普通混凝土间的本构模型有机地联系在一起，便于应用。     

岩土本构模型的研究现状及进展

在土木和水利工程问题中,求解的精度很大程度上取决于所用本构模型是否合理。由于变形机制的复杂性和多样性,致使岩土本构模型研究长盛不衰。文章阐明了岩土本构模型研究的理论和工程意义;介绍了传统的弹性模型和弹塑性模型,近期新兴的广义塑性力学理论、微观结构性模型、内时模型、分级模型等;并展望了岩土本构模型未来的发展方向。     

钢纤维混凝土微平面本构模型

在B.P.Bazant等人提出的混凝土微平面本构模型M2的基础上，将微平面上的应力分解为体、偏、剪三个分量，与原有模型定义的微平面各分量应力-应变关系不同，通过分析各个分量的物理意义，定义了相应的应力-应变关系函数，即理想弹塑性函数。引入了破断应变的概念，当微平面应变达到破断应变后应力减为零。在此基础上，提出了钢钎维微平面模型，使得模型可以考虑钢纤维对混凝土的加强作用，并对已有单轴压缩和单轴拉伸试验数据进行拟合，结果表明，微平面本构模型能够较好模拟混凝土应力软化段，初步验证了本文所建议模型的合理性和正确性。     

钢纤维混凝土微平面本构模型

在混凝土微平面本构模型M2的基础上,将微平面上的应力分解为体、偏、剪三个分量,与原有模型定义的微平面各分量应力-应变关系不同,通过分析各个分量的物理意义,定义了相应的应力-应变关系函数,即理想弹塑性函数。引入了破断应变的概念,当微平面应变达到破断应变后应力减为零。在此基础上,提出了钢钎维微平面模型,使得模型可以考虑钢纤维对混凝土的加强作用,并对已有单轴压缩和单轴拉伸试验数据进行拟合,结果表明,微平面本构模型能够较好模拟混凝土应力软化段,初步验证了本文所建议模型的合理性和正确性。     

单压状态下混凝土的动力损伤本构模型

本文根据混凝土的损伤本构理论，结合混凝土在快速变形下的性能试验，在一定的假设下，导出了混凝土在快速变形下的损伤本构方程，并与试验结果进行了对比，两者吻合较好。     

碾压混凝土拱坝等效本构模型研究

由于施工方式的影响，碾压混凝土坝在碾压层间出现结合面夹层，夹层的存在对其力学性能有较大的影响，夹层强度、刚度较低，形成结构破坏控制面。为计算层状结构体的应力应变分布，根据能量等效原理，把层状结构体转换为横观各向同性体，建立了一个连续等效模型，根据等效模型的计算结果进一步计算本体和夹层之间的应力、应变，使得计算工作量大大减少。连续等效模型与单元尺寸、夹层的数量无关，便于根据实际情况对坝体进行灵活的有限元网格剖分，通用性强，而且该模型能够计算夹层开裂后的情况，可用于坝体非线性损伤开裂分析。     

基于不同本构模型的拱坝地震响应分析

基于线弹性本构、D-P本构和ABAQUS中的损伤塑性本构,对某拱坝进行动力响应对比分析。结果表明:在正常蓄水位下,采用损伤塑性本构时坝体的顺河向位移峰值最大、D-P本构次之、线弹性本构最小,且采用损伤塑性本构时坝体的顺河向位移响应最大值有滞后现象;采用损伤塑性本构坝体的应力峰值较其他两种本构坝体的应力峰值小,考虑材料的非线性后,应力值较线弹性本构和D-P本构更符合材料的实际承载能力;上游面的坝踵部位和下游面的两侧坝肩部位出现了不同程度的损伤,应加强这些部位的安全防护。     

接触面薄层单元耦合本构模型

接触面单剪试验显示，在土与结构接触界面土体一侧存在剪切错动带，剪切过程中的土尤其是粗颗粒土出现明显的剪胀/剪缩效应。为了反映剪切错动带的应力应变特征，更恰当地模拟土与结构的相互作用，提出了接触面薄层单元耦合本构模型。同时讨论了薄层单元厚度的确定问题。     

基于起裂韧度准则的混凝土裂缝黏聚区特性

基于起裂韧度扩展准则和黏聚裂缝模型研究混凝土断裂全过程中的裂缝尖端黏聚区特性;利用不同尺寸的带裂缝三点弯曲梁试件,计算得到了裂缝尖端黏聚区的长度、黏聚力、裂缝张开位移等,并采用现有试验成果和有限元方法计算成果对本文结果进行了验证。分析结果表明:最大黏聚区长度以及峰值时刻对应的临界黏聚区长度随试件尺寸增大而逐渐增大,最大黏聚区长度受拉伸软化曲线影响;裂缝断裂全过程曲线受软化曲线影响较小;当外荷载达到峰值后裂缝张开位移近似为线性分布,黏聚力分布受拉伸软化曲线影响较大。     

Implementation and verification of interface constitutive model in FLAC~(3D)

Due to the complexity of soil-structure interaction, simple constitutive models typically used for interface elements in general computer programs cannot satisfy the requirements of discontinuous deformation analysis of structures that contain different interfaces. In order to simulate the strain-softening characteristics of interfaces, a nonlinear strain-softening interface constitutive model was incorporated into fast Lagrange analysis of continua in three dimensions (FLAC3D) through a user-defined progra...     

等向硬化类弹塑性本构模型的隐式应力积分算法

基于一般三维应力状态下等向硬化类弹塑性本构模型的隐式应力积分算法，推导了与隐式应力积分算法相一致的应力应变关系表达式．将该算法应用于中井的子负荷面本构关系模型，并提出了新的子负荷面状态量的发展规则．与传统的欧拉向前应力积分法计算结果及藤森粘土三轴模型试验结果比较表明，本文算法与传统方法计算精度一致的情况下，迭代收敛速度更快。     

Recent developments of generalized plasticity models for saturated and unsaturated soils

Soil undergoes both elastic and plastic deformations under different loading conditions. A relatively accurate constitutive model of soil behaviors should be capable of predicting the elastic and plastic deformations properly. Among a large number of elastoplastic constitutive models developed over the last several decades, constitutive models based on generalized plasticity have been successfully utilized in modeling the mechanical behavior of various soils. This paper attempts to present a review of the m...     

混凝土的一种非相关流塑性本构模型

通过实验认识混凝土的三个特性，(1)初始屈服强度为零；(2)三向等压条件下应变和塑性应变均与应力呈线性关系；(3)有扩容出现时应力-应变曲线将进入下降段，但有下降段出现不一定出现扩容。以此为基础，采用半经验半理论的方法建立了混凝土的非相关流塑性本构模型。模型能够保证在单调加载下应力-应变曲线是光滑的，在峰值点处严格遵守Willam-Warnke三参数强度准则，在下降段有稳定的变化趋势，并能描述体积压缩和扩容现象。     

碾压混凝土的正交异性损伤本构模型研究

根据碾压混凝土拱坝的结构特性与碾压混凝土材料的破坏特征，以Sidoroff各向异性损伤理论为基础，建立了碾压混凝土正交异性损伤本构模型；基于正交异性损伤模型的损伤传递方式，导出了碾压混凝土材料的损伤演化方程。以碾压混凝土在复杂应力下的试验资料，对碾压混凝土正交异性损伤本构模型进行了验证。     

粗粒料非线性模型(hhu-KG)的有限元实现及工程应用

介绍了一种可以考虑剪胀效应、中主应力影响以及强度非线性的粗粒料非线性模型(hhu-KG模型)。在次弹性理论的基础上将其扩展为一般应力空间中的应力应变关系,并基于土石坝静动力流固耦合可视化分析软件平台开发了该模型的有限元计算程序。采用该模型和邓肯E-B模型对某面板堆石坝进行了三维有限元数值模拟,并对两种模型的模拟结果进行了对比分析。结果显示,相较于邓肯E-B模型,hhu-KG模型计算所得到的最大沉降值与最大面板挠度值略小,而最大顺河向位移值略大,但是两种模型计算所得的坝体与面板变形分布规律大致相同,且符合工程的一般规律,验证了基于次弹性理论推导的刚度系数矩阵的合理性,同时也说明了hhu-KG模型在土石坝静力有限元分析中的适用性。研究成果为粗颗粒土在土石坝的应用提供参考。     

基于随机损伤与断裂耗散能等效的混凝土裂缝扩展分析

本文基于损伤耗散能与断裂耗散能等效原理,并假设极限应变服从对数正态分布,建立了混凝土的微弹簧随机损伤模型,进一步给出了混凝土裂缝黏聚律的求解方法。依据所提方法,分别获得了骨料最大粒径dmax依次为80 mm和40 mm的大坝混凝土和湿筛混凝土的黏聚律的具体表达式。基于求解出的黏聚律,分别模拟了大坝和湿筛混凝土的带切口三点弯曲梁裂缝扩展全过程,并将计算得到的荷载-裂缝口张开位移的曲线与试验曲线进行了比较,两者吻合良好,从而验证了模型与求解方法的合理性与有效性。进一步采用建立的模型与方法分析了大坝混凝土和湿筛混凝土材料特征高度的合理取值范围,结果表明:对于本文计算所用的大坝混凝土和湿筛混凝土试件,其材料特征高度值可取6~10倍骨料最大粒径dmax。