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相似文献
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1.
非饱和土力学理论的研究进展   总被引:2,自引:0,他引:2  
回顾了非饱和土有效应力的发展,目前普遍认同采用两个应力变量来建立本构模型,且对基质吸力中毛细和粘吸两部分作用进行了阐述。分析了非饱和土强度问题,包括抗剪强度和抗拉强度。讨论了非饱和土的本构模型问题,包括基于净应力和基质吸力的弹塑性模型,基于Bishop有效应力和基质吸力的水力力学耦合弹塑性模型,以及双孔隙结构的模型。最后探讨了热力学方法和多孔介质理论在非饱和土中的应用,基于多孔介质理论在多场耦合条件下土体复杂的行为是当前值得研究的问题。  相似文献   

2.
用于吸力式基础离心机模拟的动力加载设备   总被引:1,自引:0,他引:1  
吸力式桶形基础广泛地应用于海洋油气开发的海洋平台。在冬季,渤海冰排会对平台产生强烈的冲击,引起振动。本文介绍了一套用于土工离心机实验的动力加载设备,并介绍了该套设备在模拟吸力式桶形基础在受到等效动冰载作用下的响应的实验研究情况及实验结果。结杲表明,当载荷幅值超过一个临界值时,地基上部会发生软化甚至液化。超孔隙水压从土体上部到下部,从桶形基础壁面到远处逐渐减小。在动载荷作用下,桶形基础和临近土体会发生大的沉降。桶形基础尺寸越小,动载荷响应越大。  相似文献   

3.
土水特征曲线(SWCC)的滞回特性模拟研究   总被引:5,自引:0,他引:5  
为了模拟非饱和土的水力、力学特性在多次降雨、蒸发过程中的变化特性,本文以传统域模型的基本原理为基础,推到得到了一个能够模拟SWCC滞后性的计算模型,该模型计算方法简单,易于通过程序实现,且通过与试验数据和其他模型的计算结果对比,验证了该模型的合理性,同时,这个模型可为研究在复杂吸力变化状态下非饱和土的渗流特性、强度特性以及本构模型的研究打下一定的基础。  相似文献   

4.
曹明月  张启  吴建国  葛敬冉  梁军 《力学学报》2020,52(4):1095-1105
C/SiC复合材料具有高比强度、高比模量和优良的热稳定性能等一系列优点, 广泛应用于航空航天领域中. 裂纹扩展进而引起的脆性断裂是其主要失效形式之一, 因而材料的断裂性能分析对材料的结构设计和应用有重要的指导意义. 本文开展了缝合式C/SiC复合材料简单力学试验和断裂试验, 研究了材料在不同载荷下的力学响应及断裂特征. 基于缝合式C/SiC复合材料简单力学试验, 建立了材料宏观非线性损伤本构方程, 并模拟了缝合式C/SiC复合材料单边切口梁和双悬臂梁的断裂行为. 本构方程采用简单函数描述了材料在复杂应力状态下的非线性应力-应变曲线, 并考虑了反向加载过程中造成的裂纹闭合. 基于商业有限元软件ABAQUS, 通过编写UMAT子程序实现非线性损伤本构方程, 采用单个单元验证了建立的本构方程的有效性. 在此基础上, 采用线弹性损伤本构和非线性损伤本构分别模拟了缝合式C/SiC复合材料单边切口梁和双悬臂梁的断裂行为. 采用非线性损伤本构方程模拟的力-位移曲线结果与试验结果更为吻合, 非线性损伤本构预测的失效载荷与试验失效载荷更为接近, 验证了所建立的非线性损伤本构方程的准确性, 为C/SiC复合材料断裂行为的研究提供了借鉴, 为缝合式C/SiC复合材料结构的设计和应用提供了理论基础.   相似文献   

5.
土结构性本构模型研究现状综述   总被引:1,自引:0,他引:1  
王国欣  肖树芳 《力学学报》2006,14(5):620-626
土本构模型的建立是一个重要而又复杂的问题,到目前为止,国内外学者们已提出数以百计的土本构模型,诸多文献也对这些模型进行了评述和归纳。然而这些土本构模型多是在扰动土或砂土的基础上发展和建立起来的,它们难以描述由于土结构性引起的各种非线性行为,其计算结果与实际情况相差甚远。天然土体一般都具有一定的结构性,所以有必要建立考虑土结构性影响的土本构模型。针对这个现实,目前有些学者已基于各种理论和方法,提出了一些可以考虑土结构性影响的土本构模型,并得了较好的应用。但在目前的文献中还很少有对土的结构性本构模型研究进行归纳,基于此,本文简要介绍了一下目前土的结构性本构模型研究现状,并提出了这些本构模型在应用中所存在的问题。  相似文献   

6.
C/SiC复合材料具有高比强度、高比模量和优良的热稳定性能等一系列优点, 广泛应用于航空航天领域中. 裂纹扩展进而引起的脆性断裂是其主要失效形式之一, 因而材料的断裂性能分析对材料的结构设计和应用有重要的指导意义. 本文开展了缝合式C/SiC复合材料简单力学试验和断裂试验, 研究了材料在不同载荷下的力学响应及断裂特征. 基于缝合式C/SiC复合材料简单力学试验, 建立了材料宏观非线性损伤本构方程, 并模拟了缝合式C/SiC复合材料单边切口梁和双悬臂梁的断裂行为. 本构方程采用简单函数描述了材料在复杂应力状态下的非线性应力-应变曲线, 并考虑了反向加载过程中造成的裂纹闭合. 基于商业有限元软件ABAQUS, 通过编写UMAT子程序实现非线性损伤本构方程, 采用单个单元验证了建立的本构方程的有效性. 在此基础上, 采用线弹性损伤本构和非线性损伤本构分别模拟了缝合式C/SiC复合材料单边切口梁和双悬臂梁的断裂行为. 采用非线性损伤本构方程模拟的力-位移曲线结果与试验结果更为吻合, 非线性损伤本构预测的失效载荷与试验失效载荷更为接近, 验证了所建立的非线性损伤本构方程的准确性, 为C/SiC复合材料断裂行为的研究提供了借鉴, 为缝合式C/SiC复合材料结构的设计和应用提供了理论基础.  相似文献   

7.
现有的圆柱孔扩张理论已可为诸如石油工程中井筒稳定性鉴定、 及旁压和圆锥贯入实验分析等提供理论依据, 但在非饱和地基压力注浆, 复合地基处理等实际工程问题中却鲜有应用. 基于弹塑性理论和非饱和土力学原理, 采用统一强度理论, 对非饱和土中柱形小孔扩张问题进行了解析研究. 首先将柱孔周围土体分为弹性区和塑性区, 并考虑在弹性区遵循小应变理论, 在塑性区遵循大应变理论, 同时考虑了中间主应力及粒间吸力对非饱和土体强度的影响. 其次应用有效应力表示的统一强度准则, 在本构关系、几何方程、动量平衡方程等基本方程的基础上, 结合相应的边界条件, 最终获得了不同排水条件下柱孔扩张时周围弹塑性区域内的应力场、应变场、位移场及极限扩孔压力的解析表达式. 通过数值算例和参数分析, 在与现有的饱和及非饱和土中柱孔扩张理论进行退化验证的同时, 分析了吸力、剪胀参数、中主应力效应参数及初始径向有效应力等对弹塑性区域内的应力场、应变场及位移场的影响规律, 验证了本文理论的正确性及有效性, 以期为实际工程问题提供合理的理论依据.   相似文献   

8.
基于Goodman接触面单元,在Clough--Duncan双曲线关系式的基础上改进了三元件宾厄姆体,建立了结构与土接触面的弹黏塑本构模型,使用ABAQUS的FRIC子程序对该模型进行了二次开发.通过改装的应力控制式结构-土接触面剪切试验仪进行了接触面长期剪切试验,验证了该接触面本构模型.研究结果表明:结构与土接触面的弹黏塑本构模型能较好地模拟接触面的力学特性和时间效应;正应力对结构与土接触面的力学行为影响较大,正应力越大,接触面的时间效应越显著.  相似文献   

9.
沉桩挤土位移应力变分解和积分泛函收敛性分析   总被引:4,自引:0,他引:4  
静压桩是一种挤土桩,沉桩挤土作用将引发很多工程问题. 实际的贯桩过程发生在半无限成 层土体中,且单桩具有空间轴对称性,桩的形状和长度也各不相同,因此需要研究半无限土 体中一般桩孔扩张的特性和解. 通过对沉桩挤土的研究现状和实际存在问题的分析,建立 沉桩挤土三维模型、设定符合变分约束条件的位移函数. 根据研究区域的积分泛函得到问题 的位移和应力解. 由于能量泛函涉及三维广义积分问题,所以重点对积分和 解的收敛性进行了分析,并应用经典土压力理论、小孔扩张理论和Ansys计算结果 对计算和分析结果进行验证.  相似文献   

10.
利用非饱和土的三轴仪 ,测定不同吸力状态下的土的强度特性 ,并确立了两者之间的定量关系 ,同时进行了含水量对非饱和土的强度影响试验 ,研究了北京地区的非饱和土的强度特性。试验结果表明 :不同的吸力状态下 ,土的强度明显提高 ;含水量的改变对内聚力有明显影响 ,而对内摩擦角无明显影响 ,并测定本土样对强度改变的含水量拐点值.  相似文献   

11.
Reformulating constitutive relation in terms of gradient dynamics (being derivative of a dissipation potential) brings additional information on stability, metastability and instability of the dynamics with respect to perturbations of the constitutive relation, called CR-stability. CR-instability is connected to the loss of convexity of the dissipation potential, which makes the Legendre-conjugate dissipation potential multivalued and causes dissipative phase transitions that are not induced by non-convexity of free energy, but by non-convexity of the dissipation potential. CR-stability of the constitutive relation with respect to perturbations is then manifested by constructing evolution equations for the perturbations in a thermodynamically sound way (CR-extension). As a result, interesting experimental observations of behavior of complex fluids under shear flow and supercritical boiling curve can be explained.  相似文献   

12.
汪凌云 《力学进展》1993,23(3):398-406
本文评述了金属成形过程中塑性失稳现象(剪切带、颈缩、皱曲)研究的最新进展和仍存在的问题,着重讨论了塑性失稳预报和本构关系选择的密切关系,指出了塑性失稳预报结果取决于所选择的本构关系。还讨论了材料各向异性、应变率敏感性、不均匀性及其幅度、惯性等因素对塑性失稳的影响。除此之外,对作为分析塑性失稳的基本理论工具——Hill分叉准则亦作了简要讨论。  相似文献   

13.
张希润  蔡力勋  陈辉 《力学学报》2020,52(3):787-796
针对超弹性材料压入问题, 本文基于能量密度中值等效原理, 提出了描述球、平面、锥3类压头独立压入下载荷、深度、压头几何尺寸和Mooney-Rivlin本构关系参数之间关系的半解析超弹性压入模型(semi-theoretical hyperelastic-material indentation model, SHIM), 进而提出了球、平面、锥压入组合的双压试验方法(indentation method due to dual indenters, IMDI). 正向验证表明, 基于系列超弹性材料的本构关系参数, 由SHIM分别预测的球、平面、锥3类压入下的载荷-位移曲线与有限元分析(finite element analysis, FEA)结果之间密切吻合; 反向验证表明, 基于系列超弹性材料的FEA条件本构关系下3类压入的载荷-位移曲线, 由双压试验方法预测的Mooney-Rivlin本构关系与FEA条件本构关系密切吻合. 针对3种超弹性橡胶, 完成了球、平面、锥压入试验, 应用双压试验方法获得的3组Mooney-Rivlin本构关系均与单轴拉伸试验结果吻合良好.   相似文献   

14.
沿裂缝可能开展路径设置接触点对,把求解接触问题的有限元混合法进行扩展,以实现循环加载条件下混凝土Ⅰ型裂缝扩展的数值模拟.根据荷载过程状态和缝面接触状态的不同,将循环荷载作用下的混凝土本构关系抽象为力学模型中的六种不同接触状态,不同的接触状态对应着不同的位移-应力曲线关系.以缝面张开位移和接触应力作为接触状态转变的判断参量,并给出了各状态的转变关系和数值判断条件,以接触算法实现了循环加载条件下混凝土Ⅰ型断裂扩展的数值模拟.首先给出了有限元混合法求解接触问题的基本思路,然后引入循环荷载下的混凝土本构关系,再对Ⅰ型裂缝扩展的数值实现方法进行了阐述,最后通过数值算例说明了数值实现方法的正确性和有效性.  相似文献   

15.
岩石单轴压缩作用下变形局部化的梯度塑性解   总被引:3,自引:0,他引:3  
采用梯度塑性理论研究单轴压缩作用下岩石变形局部化,得到了单轴压缩作用下岩石变形局部化带宽度的一维、二维解析解,为实验测定内部材料长度参数提供了理论依据.  相似文献   

16.
应用Valanis提出的内时本构方程,研究了板料成形的拉伸失稳问题,推导出单向和双向拉伸应力状态下的内时本构方程,据此分析了分散性失稳和集中性失稳。该文推导出应用于拉伸失稳分析时内时理论的近似表达式,它对应于经典塑性理论解,同时给出了内时理论的完整迭代数值解。结果表明内时理论具有很好的适用性。  相似文献   

17.
开采沉陷工程岩体本构关系研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
何满潮  王旭春 《力学学报》1997,5(4):312-317
传统开采沉陷理论存在对采动岩体本构关系研究不够的问题, 本文在运用现代工程地质学理论和现代数学力学理论相结合, 对采动岩体本构关系进行深入研究的基础上, 提出了用“黑箱”问题“灰箱”化的全息反分析法, 确定采动工程岩体本构关系及其有关参数。实例分析表明, 对于复杂岩体结构的开采沉陷问题, 能够取得满意的结果。  相似文献   

18.
In mechanics, viscoelasticity was the first field of applications in studying geomaterials. Further possibilities arise in spatial non-locality. Non-local materials were already studied in the 1960s by several authors as a part of continuum mechanics and are still in focus of interest because of the rising importance of materials with internal micro- and nano-structure. When material instability gained more interest, non-local behavior appeared in a different aspect. The problem was concerned to numerical analysis, because then instability zones exhibited singular properties for local constitutive equations. In dynamic stability analysis, mathematical aspects of non-locality were studied by using the theory of dynamic systems. There the basic set of equations describing the behavior of continua was transformed to an abstract dynamic system consisting of differential operators acting on the perturbation field variables. Such functions should satisfy homogeneous boundary conditions and act as indicators of stability of a selected state of the body under consideration. Dynamic systems approach results in conditions for cases, when the differential operators have critical eigenvalues of zero real parts (dynamic stability or instability conditions). When the critical eigenvalues have non-trivial eigenspace, the way of loss of stability is classified as a typical (or generic) bifurcation. Our experiences show that material non-locality and the generic nature of bifurcation at instability are connected, and the basic functions of the non-trivial eigenspace can be used to determine internal length quantities of non-local mechanics. Fractional calculus is already successfully used in thermo-elasticity. In the paper, non-locality is introduced via fractional strain into the constitutive relations of various conventional types. Then, by defining dynamic systems, stability and bifurcation are studied for states of thermo-mechanical solids. Stability conditions and genericity conditions are presented for constitutive relations under consideration.  相似文献   

19.
非线性粘弹性板的失稳条件   总被引:1,自引:0,他引:1  
陈立群  程昌钧 《力学季刊》2001,22(2):247-251
研究了给定面内周期激励作用下简支各向同性均匀粘弹性板平衡失稀问题,板的材料特性由Leaderman非线性本构关系描述,将板的动力学方程进行(Galerkin截断得到简化数学模型为弱非线性系统,采用平均法得到系统的平均化方程,对平均化方程进行稳定性分析得到了板平衡失稳的解析条件,对原系统用数值仿真进行研究,数值结果表明,随着激励幅值的增加或粘弹性材料系数的减少,系统平衡点推失稳,激励幅值和粘弹性材料系数的临界值均与解析结果接近。  相似文献   

20.
采用Hopkinson装置和一种基于一级气体炮的高速冲击拉伸断裂装置,研究了无刻槽高导无氧铜 (OFHC)杆在一系列冲击拉伸速度下的断裂。当冲击拉伸速度大于40m/s时,断裂位置总在冲击拉伸端附 近,此速度被确定为OFHC的实验临界冲击拉伸速度。一种受单轴冲击拉伸荷载的、中心含椭球空穴的样本 体积单元被用于数值模拟所含空穴的增长与失稳的过程。OFHC的J-C与Z-A 本构关系用于描述基体材料 的动态响应。讨论了空穴失稳条件并提出以空穴形状演化为判据,比较了空穴失稳时的样本体积单元平均径 向应变与无刻槽杆的冲击断裂应变。也用这种样本体积单元模型分析了OFHC的实验临界冲击拉伸速度。  相似文献   

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