非饱和多孔介质中热-渗流-力学耦合的混合元法

提出了一个非饱和多孔介质中热-渗流-力学耦合分析的混合有限元 方法. 固相位移、应变和净应力；孔隙水和气的压力、压力空间梯度和Darcy速度；多相混 合介质的温度、温度空间梯度和热流量在单元内均为独立变量分别插值. 基于胡海 昌-Washizu 三变量广义变分原理给出的多孔介质中热-渗流-力学耦合问题控制方程的单元弱形式，导 出了单元公式. 采用共旋公式进行几何非线性分析. 数值结果证明了所提出的单元模拟以 应变局部化为特征的渐进破坏的能力     

含离子类溶质黏土的 C-H-M 本构模型简

在水力-力学本构模型基础上,采用化学软化公式引入孔隙水中含盐、碱类等离子类溶质对土体前期固结压力的影响,得到土体的化学-水力-力学耦合本构模型（C-H-M 模型）. 根据试验结果对化学软化公式的参数进行数值拟合,通过算例验证了C-H-M 本构模型的有效性     

一种由圆柱体试件的侧向压缩力-位移关系同时测量材料弹性模量和泊松比的新方法

材料的弹性模量和泊松比是材料表征的重要力学参数,传统的压缩试验需要同时测量荷载、压缩和横向变形,才能实现对弹性模量和泊松比的同时测量。本文从Hertz接触理论出发,推导出弹性圆柱体在侧向压缩下的位移-力关系公式,在该关系式中位移与力的关系除与试件的几何尺寸相关外,还取决于材料的弹性模量和泊松比。因此,可以通过对侧向压缩试验测得的力-位移关系进行非线性拟合,得到材料的弹性模量和泊松比。本文通过对硅胶材料开展轴向与侧向压缩试验,对比两种试验测量得到的弹性模量和泊松比,结果较为一致,验证了本文提出方法的可行性。对于模量较小的软物质,因加载过程的荷载常常较小,系统测量的位移可代表试件的变形位移,故本文提出的新测量方法特别适合应用于该类型材料的相关性能测量。     

基于CT扫描的环氧树脂基混凝土裂缝观测与冲击损伤演化研究

环氧树脂基混凝土是一种新型路面铺装材料。本文估算了道路使用过程发生"跳车"现象时货车车轮对路面产生的冲击荷载,根据计算结果,利用落锤冲击试验机对含有不同程度初始损伤的环氧树脂基混凝土试件进行多次冲击试验,研究其冲击疲劳现象。为了准确描述环氧树脂基混凝土的初始损伤,采用CT(计算机断层)扫描技术重构了试件的立体图像,对其中的内部裂缝进行了统计,建立了初始损伤裂缝体积占试件体积的百分比与基于材料弹性模量衰减的损伤变量之间的关系。通过追踪经受一定次数冲击后试件的弹性模量,分析了不同程度初始损伤下环氧树脂基混凝土的冲击损伤随冲击次数的变化规律;结合多次冲击荷载下环氧树脂基混凝土弹性模量的衰减,研究了初始损伤对环氧树脂基混凝土冲击疲劳过程中损伤演化规律的影响。     

基于数字图像的分离式霍普金森压杆实验中试件应变及两端应力的同步测量法

本文提出一种基于高速摄像和数字图像相关方法(DIC)的分离式Hopkinson压杆(SHPB)测量技术,从而实现试件应变和两端应力的同步测量。即在与试件接触的输入输出杆两端制作散斑,通过高速摄像获取SHPB实验过程中的散斑变形图像,由DIC测得各时刻试件的应变、输入输出杆端的应变(可直接换算为试件两端的应力)。由于试件和杆端的应变都是从同一张高速摄影的图像上分析得到的,因此它们是同步的。应用该方法对钢纤维混凝土试件的SHPB试验进行了测量,测量结果与传统应变片测量结果吻合,验证了该方法的可行性。该技术不仅实现了SHPB实验中试件应变和应力的同步测量,还将有助于直接检验各材料在SHPB实验中试件两端的力在实验过程中是否平衡。     

冲击条件下泡沫铝的细观变形特征分析

利用SHPB-高速摄影机系统,拍摄到了泡沫铝细观结构在SHPB冲击过程中的变形,分析了试件 的应变分布及破坏模式。研究表明,泡沫铝试件在SHPB冲击过程中应变分布是不均匀的,试件两端的应变 和应变率远大于中间部分的应变和应变率,即在SHPB实验过程中泡沫铝试件不能严格满足均匀性变形假 定。因此,需要考虑对用SHPB方法测量泡沫金属动态力学性能方法进行必要的修正。     

基于机器学习的黏钢构件黏接层缺陷识别方法研究

对黏钢加固结构黏接层缺陷对超声检测信号的影响进行了深入研究,并提出了一种基于机器学习的黏接层缺陷识别的新型方法.首先,该文基于直接接触式的脉冲回波反射法对黏钢构件进行有限元模拟,并阐述了超声波在黏钢构件中的传播规律;其次,通过分析局部段超声回波信号及相关信号特征,讨论了不同缺陷变量对超声回波信号的影响规律;最后,建立了黏钢构件超声时程响应数据集,并对比了不同机器学习模型对缺陷大小、位置的分类识别性能,形成了黏钢构件黏接层缺陷识别方法.结果表明,局部段超声回波信号及其特征随着缺陷大小、位置的改变呈规律性变化,能够对缺陷信息进行初步区分.同时,该文提出的基于RF模型的黏钢构件黏接层缺陷识别方法能够有效识别黏钢构件黏接层缺陷,具有较广阔的工程应用前景.     

非饱和多孔介质中混合元法的化学-热-渗流-力学耦合的本构模拟

在文献[1]中建立的多孔介质中化学-热-渗流-力学(CTHM)本构模型基础上,针对文献[2]建立的非饱和多孔介质中热-渗流-力学耦合分析的混合有限元方法,发展了非饱和多孔介质中混合元的化学-热-渗流-力学(CTHM)耦合本构模拟算法。采用非关联流动多重屈服准则模拟非饱和多孔介质的材料非线性行为。推导了u-pw-pa-T形式的包含了耦合率本构方程积分的向后欧拉映射算法和一致性弹塑性切线模量矩阵(单元刚度矩阵)的混合元一致性算法。本文给出了临界状态线(CSL)和状态边界面(SBS)两个屈服准则的一致性算法。数值结果显示了本文所发展的混合元耦合本构模拟算法在模拟由热、化学、力学荷载共同引起的多孔介质中化学-热-渗流-力学(CTHM)耦合行为的能力和有效性。     

多层岩土环境的溶洞智能识别方法研究

提出了一种基于双向长短期记忆(bidirectional long short-term memory, BiLSTM)神经网络的多层岩土环境溶洞三维定量智能识别方法。首先,借鉴浅层地震反射波法原理,建立含有单个无填充球形孔洞的多层岩土结构模型,并计算桩锤激振下地表的加速度响应信号;其次,针对不同溶洞工况大量建模,以获取不同工况下的响应信号作为数据集;最后,基于BiLSTM设计了双数据通道分离架构网络模型,实现了对多层岩土环境下不同溶洞工况的定量识别。研究表明,本文所提出方法能够对不同岩土体结构下溶洞的三维位置和直径进行定量识别,且在3 m容差范围内的识别准确率达到了98%以上。     

含离子类溶质黏土的C-H-M本构模型

在水力-力学本构模型基础上,采用化学软化公式引入孔隙水中含盐、碱类等离子类溶质对土体前期固结压力的影响,得到土体的化学-水力-力学耦合本构模型(C-H-M模型).根据试验结果对化学软化公式的参数进行数值拟合,通过算例验证了C-H-M本构模型的有效性.