应用Daubechies小波理论求解应力大梯度梁

介绍了采用常规有限元法求解应力大梯度问题的缺点,指出小波理论具有多尺度、多分辨及紧支性等特性,应用小波理论计算应力大梯度问题将明显优于传统有限元法.以求解受集中荷载的平面弯曲梁为例,阐述了采用Daubechies小波理论进行计算时矩阵方程的建立及采用系数转换法施加本质边界条件的过程.分析系数转换法带来的不足,并结合广义变分原理对目前常用的Daubechies小波方法进行改进.通过实际算例中Daubechies小波方法的计算结果与理论解的对比验证应力大梯度问题计算中小波方法的有效性.     

Effect of intermediate principal stress on strength of soft rock under complex stress states

A series of numerical simulations of conventional and true triaxial tests for soft rock materials using the three-dimensional finite difference code FLAC3D were presented. A hexahedral element and a strain hardening/softening constitutive model based on the unified strength theory（UST） were used to simulate both the consolidated-undrained（CU） triaxial and the consolidated-drained（CD） true triaxial tests. Based on the results of the true triaxial tests simulation, the effect of the intermediate principal stress on the strength of soft rock was investigated. Finally, an example of an axial compression test for a hard rock pillar with a soft rock interlayer was analyzed using the two-dimensional finite difference code FLAC. The CD true triaxial test simulations for diatomaceous soft rock suggest the peak and residual strengths increase by 30% when the effect of the intermediate principal stress is taken into account. The axial compression for a rock pillar indicated the peak and residual strengths increase six-fold when the soft rock interlayer approached the vertical and the effect of the intermediate principal stress is taken into account.     

中间主应力对金属悬臂梁承载力的影响

基于双剪统一强度理论使用显式有限差分方法对矩形截面金属悬臂梁承载力的中间主应力影响进行了计算分析。通过分析发现,极限状态下悬臂梁的塑性应变的分布非规则圆扇形,而是接近对称三角形分布。中间主应力对悬臂梁承载能力的影响与梁的厚度有关。平面应力情况的悬臂梁比平面应变的中间主应力影响要低,平面应变情况下中间主应力对金属悬臂梁极限承载力的影响与梁的长度无关,平面应力情况下中间主应力影响随梁长度的增加呈先增大后减小而后趋于恒定的趋势。     

混凝土单轴压缩CT试验过程定量化分析

当前利用CT技术从细观层面研究混凝土的力学特性大都处于定性的观察和统计分析研究阶段,未能利用恰当的数学理论对宝贵的CT试验结果进行定量化分析。本文将基于集合论的破损演化理论引入混凝土CT试验数据研究中,解决利用CT数定量研究混凝土破坏过程的问题;在破损演化理论的基础上利用(λ1~λ2)截理的定义将CT图像分为孔洞裂纹区(P0~0.35)、硬化水泥石区(P0.35~0.7)及骨料区(P0.7~1),实现了对混凝土各组分的定量化分区研究,进而定量地研究了CT试验过程中全域和感兴区域上P0~0.35、P0.35~0.7及P0.7~1随加载的变化过程。研究结果表明利用本方法可较好地描述混凝土的受力破坏过程,能定量地体现试样破坏过程中应变的局部化。     

某水电站上游围堰防渗体的优化布置

围堰防渗体的设计通常是按照经验及规范规定进行,其安全性与经济性较难达到一个最优状态。鉴此,提出了综合考虑规范规定、工程区的渗流量、边坡的安全稳定、关键位置的允许水力坡降以及费用控制等因素进行围堰防渗体的优化布置。某水电站上游围堰防渗设计中运用该方法,结合堰体安全及资金投入,优化了围堰防渗体的布置方案,给出了防渗帷幕的最优深度、厚度及灌浆孔的间距。     

用改良模型分析缺陷混凝土梁的动强度

改进了传统的数字混凝土建模方法,利用新方法建立了存在初始缺陷的混凝土梁三点弯数值试验模型,随后对所建立的模型进行了3种工况的数值模拟。分析了初始缺陷的存在对混凝土动强度的影响规律,结果显示：在加载初期,加载速率越高,初始缺陷对材料动强度的影响越明显,但是在加载后期此影响减弱;当荷载达到材料的强度点时,不同的加载速率下,初始缺陷对混凝土材料动强度影响均不显著。通过与试验结果的对比,发现改进后的模型计算精度高于传统模型,计算结果更加合理,在工程实际当中能够取代传统的数字混凝土模型。     

考虑参数时空演化规律的黄土边坡极限平衡分析法研究

考虑黄土特殊力学性质的边坡稳定性分析方法研究对于保障国家"西部大开发"战略和"一带一路"倡议的实施具有重要的意义。利用渗流—软化—稳定性分析顺序耦合的研究思路,对地下水位上升条件下的黄土边坡稳定性进行分析。首先借助非饱和非稳定渗流分析理论进行地下水位上升条件下黄土边坡的渗流分析;其次基于渗流分析的计算成果借助水致结构性劣化方程动态更新土体强度参数的空间分布;基于总重度、黏聚力、内摩擦角和孔隙水压力的时空分布规律,采用面力法提出了考虑参数时空演化规律的黄土边坡极限平衡分析法。最后以地下水位上升条件下白鹿塬边某黄土边坡为例,通过考虑参数时空演化规律的黄土边坡稳定性Spencer法和M-P法计算成果之间的相互对比分析,同时将这些成果与现场勘察迹象进行对比,从而说明考虑参数时空演化规律的黄土边坡极限平衡分析法的合理性和可靠性。     

纤维与水泥基体黏结性能及影响因素研究北大核心CSCD

纤维混凝土的韧性来源于纤维的桥接作用,而桥接作用的核心问题是纤维与水泥基体的黏结性能。为了探究纤维对混凝土的增韧机理,本文开展了不同养护龄期(0~28 d)、拔出速率(1~30 mm/min)、纤维锚固长度(10~60 mm)以及粉煤灰掺量(0~30%)下聚丙烯纤维水泥基砂浆的单根纤维拔出试验(single fiber pull-out test,SFPT),基于能量耗散原理和试验数据,建立了聚丙烯纤维水泥基砂浆韧性指数与纤维拔出过程中吸能指数的数学关系,提出了基于广义灰色关联理论的界面黏结强度影响因素计算分析方法。研究结果表明:随着养护龄期、拔出速率和纤维锚固长度的增加,聚丙烯纤维水泥基体界面黏结强度均逐渐增大,但纤维的韧性指数在养护18 h时较佳,拔出速率6 mm/min、锚固长度20 mm时最佳。当粉煤灰掺量为20%左右,纤维-水泥基体界面黏结性能最佳。并基于广义灰色关联分析法,阐明了四种因素与界面黏结强度的数学关联,研究成果可以为纤维水泥基砂浆的设计与应用提供理论支撑。     

Daubechies条件小波混合有限元法在梁计算中的应用

常规的Daubechies小波有限元法是以挠度为基本未知量的单变量有限元法,其弯矩函数需要通过挠度函数的二阶求导间接求解,故弯矩的计算精度一般比挠度低。此外,目前常用的Daubechies小波有限元法需要借助于转换矩阵引入位移边界条件,大大影响了计算精度。结合广义变分原理,将边界条件作为附加条件构造修正泛函,以该修正泛...     

基于双剪理论的饱和/非饱和渗流边坡稳定性分析

根据Bishop非饱和有效应力假定建立了适用于非饱和土的双剪统一强度理论。基于非饱和土双剪统一强度理论使用二维显式有限差分程序FLAC,以某边坡模型试验为例,考虑土体强度的中间主应力效应及渗流的影响,分析了地下水位升降导致的饱和/非饱和渗流条件下边坡稳定性分析问题。饱和及非饱和渗流的计算分析均说明忽略中间主应力效应的计算结果与边坡模型试验结果不相符。地下水位下降过程中,按相关联流动法则计算得出边坡只存在一条滑动面,而非相关联流动法则计算结果显示边坡存在多条滑动面。