冲击载荷下饱和砂土渗流和破坏的实验研究

对饱和破土在冲击载荷下发现的变形和流动效应进行了落锤模拟实验研究,发现砂土骨架出现纵向排水通道和横向断裂等现象,对可能影响这些现象的主要因素进行了对比的实验,对上述实验现象进行了初步的解释．     

压电材料裂纹顶端条状电饱和区 模型的力学分析1)

在线性压电本构方程框架下,对裂纹顶端条状电饱和区模型进行了严格的数学分析.完整地考虑了各向异性力电耦合效应.建立了电饱和区尺寸与外加电场的依赖关系.证实了当裂纹垂直极化轴时,压电材料的断裂应力随着外加正电场的增加而减小,随着外加负电场的增加而增加.当裂纹平行于极化轴时,与极化轴平行的外加电场对断裂应力无影响.     

低含水率砂土和饱和砂土场地爆炸成坑特性实验

爆坑是土中爆炸荷载作用下的主要响应形式,基于大型爆炸实验场地,开展了一系列低含水率砂土和饱和砂土中的爆炸成坑现场实验,研究了药量、埋深及含水率等因素对土中爆坑效应的影响。研究结果显示:根据药包的比例埋深,低含水率砂土场地的最终爆坑形态可以分为隐爆、塌陷型漏斗坑和抛掷型爆坑3类,发生封闭爆炸的临界比例埋深为2.3 m/kg1/3;形成抛掷型爆坑的条件为比例埋深小于1.5 m/kg1/3;当比例埋深为1.5~2.3 m/kg1/3时,形成塌陷型漏斗坑。土中孔隙水压力的增大导致坑壁周围土体发生了液化流动、坍塌,最终造成爆坑横向尺寸的扩大。相同爆源条件下,饱和砂土场地形成的坑面直径比低含水率砂土场地提高了25%~35%,饱和砂土场地发生封闭爆炸的极限比例埋深可达2.5 m/kg1/3。     

基于SMP破坏准则的饱和砂土弹塑性本构模型

利用土体的塑性流动理论，提出了用于描述饱和砂土在单调荷载作用下的应力一应变反应性质的弹塑性本构模型。土体总的变形由三部分组成：即弹性应变、与体积屈服机制相关的塑性应变和与剪切屈服机制相关的塑性应变，其中与剪切屈服机制相关的塑性应变的得出是基于SMP破坏准则。通过将模型预测的结果与试验结果进行对比，表明该模型能够较为准确地描述饱和砂土在单调加载条件下的反应性质。     

饱和砂土相变和峰值状态的研究

在实验室内运用TSZ-1全自动三轴仪,对重塑饱和砂土进行了一系列不同排水条件下的三轴剪切试验。通过控制土样的初始孔隙比、围压及其排水条件,设计了三轴试验的方案。对试验结果进行了分析,研究了相变点、峰值点与饱和砂土的初始孔隙比、围压之间的线性规律,并建立了相应关系式,为进一步基于相变和峰值建立饱和砂土的本构关系提供基础。     

饱和砂土对地震的动力响应

本文用“工程近似”方法研究了饱和砂土对地震的动力响应。根据饱和砂土对循环荷载动态响应的机理建立了简化模型，给出了描述动态响应的动力方程和描述孔压产生与消散的扩散方程。用Ｎｅｗｍａｒｋ方法与有限差分数值求解这些方程。求得了饱和砂土层对地震的动力响应，包括孔压、剪应力与表面加速度的变化，并对数值结果进行了分析、讨论。     

垂向动载下饱和砂土液化发展的数值模拟

针对一维应变情况,建立了垂向荷载作用时饱和砂土的一维应变动力学模型,然后进行了分析。得到了在垂向荷载作用下,饱和砂土液化发展过程的特性。结果表明,渗透系数越小,骨架强度越低,扰动强度越大,液化发展越快。     

冲击载荷作用下的裂纹尖端应力场

本文用动光弹方法分析了冲击载荷作用下的裂纹尖端应力场，并与有限元方法得到的结果作了对比，得到了一些有用的结论．     

利用强夯模拟试验研究饱和砂土强夯动本构关系

饱和土是孔隙中充满水的松散介质, 在强夯冲击荷载作用下的变形是非线性变形, 因此, 饱和土强夯动本构关系有其特殊性。本文利用具有 90年代先进水平高精度、高灵敏度的MTS810土动三轴仪对强夯加固饱和土地基进行了全面、系统的模拟试验, 试验按模型比设计, 试验条件与实际土体工况符合, 通过多组不同条件的组合试验, 获得了大量强夯数据, 在此基础上结合强夯现场试验对强夯过程中各种变量的变化过程及其相互关系进行了分析研究, 推导出强夯冲击荷载作下饱和土的动本构关系, 对强夯作用下土体动本构关系问题作出了有益的探索。     

结构在冲击载荷作用下的实验研究

本文报道了为求解结构在冲击载荷作用下大度形响应而做的实验研究,以不同速度运行的物体垂直冲击圆拱、刚架和旋转扁壳,记录由此引起的冲击点位移、速度曲线以及某些关键点的动态应变历史,从而为寻找规律、建立模型提供实证资料。     

冲击载荷下纤维复合材料裂纹起裂的实验研

采用SHTB技术对纤维增强复合材料裂纹动态起裂行为进行了实验研究。使用应变片方法确定了裂纹的起裂时间 ,结合有限元数值模拟得到了裂纹的起裂韧性 ;同时观察了裂纹在冲击载荷作用下的裂纹起裂和扩展方式 ,分析了纤维的铺层角度对裂纹起裂和扩展的影响。     

饱和砂土的三剪弹塑性边界面模型研究(一)——模型理论

基于边界面模型方法研究了不同密实度和含泥量的饱和砂土在静、动荷载作用下的力学和变形特性。其中,初始边界面方程是通过改进修正剑桥模型椭圆形屈服方程得到的,后继边界面方程则是在前次边界面方程的基础上采用中心点映射法获得。针对原模型破坏应力比为定值,不能反映全应力状态和黏聚力在土体受力过程中的作用这一问题,基于三剪统一强度准则,通过等量代换法、坐标平移法对破坏应力比、相变应力比进行了修正,使修正后的椭圆形边界面适用于不同密实度和含泥量的饱和砂土。在此基础上应用边界面理论,研究了饱和砂土的三剪弹塑性边界面本构模型及有限元算式。该模型能够描述密实砂土在受力时表现的剪胀特性,同时可以反映中间主应力效应、应力区间效应、拉压差效应和黏聚力对应力-应变特性的影响。     

冲击载荷作用下加筋板架破坏概率分析

取导弹战斗部初始撞击速度、战斗部质量、加筋板架材料的弹性模量和极限强度作为随机变量;采用对较小的样本数量进行拟合的方法,用产生随机数程序得到50组随机变量的初始值,利用ANSYS/LS-DYNA有限元程序进行仿真计算,得到导弹战斗部击穿加筋板架后的末速度值;验证击穿板架后战斗部的末速度是否服从正态分布,若不服从正态分布则采用最大熵法拟合击穿板架后的末速度的分布函数;考虑战斗部撞击点和板架加强筋的相对位置关系,采用速度准则,利用蒙特卡罗方法模拟得到当战斗部入射角度分别为0°、30°、45°时,击穿单层和双层加筋板架的概率。     

循环荷载作用下考虑Hansbo渗流的饱和黏土固结分析

针对传统一维Terzaghi固结理论的局限性,本文引入了考虑时间效应的UH (unified hardening)本构模型,将Hansbo渗流模型耦合到UH本构模型固结方程中,建立了几种典型循环荷载作用下基于UH模型和考虑Hansbo渗流模型的固结方程。采用FlexPDE软件进行了数值分析,将计算结果与已有文献结果对比,验证了该算法的可靠性。在此基础上,研究了饱和黏土在几种典型循环荷载作用下的渗流固结特性,分析了各模型参数对饱和黏土固结特性的影响。结果表明：在循环荷载作用下,地基的平均固结度、沉降量等始终处于循环状态;Hansbo渗流模型参数对平均固结度的影响相对于Darcy渗流参数影响程度较大,其中UH模型中次固结系数对固结过程影响程度较大。另外,Hansbo渗流参数及土的回弹指数和渗透指数等对固结过程的影响主要体现在中期,固结过程后期将处于稳定循环状态。     

饱和砂土的循环边界面本构模

饱和砂土在循环加卸载过程中,土体发生显著的组构变化和塑性变形的累积。试验现象分析表明,循环过程中,砂土的首次与再循环塑性模量既有区别又有联系。因此,论文引入考虑组构变化的剪胀内变量,并提出循环塑性模量的关系式,真实描述上述两种现象;进而基于已有本构模型的基础上,建立饱和砂土的循环边界面本构模型。最后,将饱和砂土的模型预测结果与三轴试验结果进行验证对比,得到较好地吻合,这表明该模型能够合理反映饱和砂土循环加卸载的变形行为。     

用动态焦散线方法研究圆环在冲击载荷作用下的破坏机理

本文用动态焦散线实验方法并结合理论分析,深入地研究了圆环在冲击载荷作用下的破坏问题。考察了试件的几何尺寸和支承材料对破坏模态及破坏过程的影响。用应力波传播的几何理论(rays-theory)分析了应力波在圆环内部的传播过程,着重分析了圆环中应力波聚焦的现象。理论分析和实验结果在破坏时刻和破坏位置上吻合的很好。     

冲击载荷下,铝和不锈钢层裂破坏的实验研究

冲击载荷作用所引起的材料层裂破坏是一种重要的力学效应。以平面碰撞为例,当平板正碰后,在飞片与靶内产生一对反向压缩波。当此压缩波传至两边的自由面时,又产生两束相向而行的中心卸载波。此两束卸载波如果在靶内相遇,则靶材料将由压缩状态进入拉伸状态。当拉伸应力达到靶材料的断裂强度时,将在靶的自由面后剥落下一层薄片,即层裂片。     

饱和砂土的循环边界面本构模型

饱和砂土在循环加卸载过程中,土体发生显著的组构变化和塑性变形的累积.试验现象分析表明,循环过程中,砂土的首次与再循环塑性模量既有区别又有联系.因此,论文引入考虑组构变化的剪胀内变量,并提出循环塑性模量的关系式,真实描述上述两种现象;进而基于已有本构模型的基础,建立饱和砂土的循环边界面本构模型.最后,将饱和砂土的模型预测结果与三轴试验结果进行验证对比,得到较好地吻合,这表明该模型能够合理反映饱和砂土循环加卸载的变形行为.     

饱和砂土的三剪弹塑性边界面模型研究(二)——模型验证及应用

为验证所提饱和砂土三剪弹塑性边界面本构模型的适用性,取南昌地铁某车站进出口底板下的纯砂,掺入粒径小于0.075mm的江西红黏土颗粒,配制成含泥量分别为0%、5%、10%且密实度分别为25%、45%、70%的砂土样,通过常规三轴试验和循环动三轴试验确定模型参数,将试验数据与理论计算结果对比后发现两者具有较好的一致性,本构模型能较真实地反映饱和砂土样的变形、体变、孔隙水压力特性。其中,等量代换法和坐标平移法的数值计算结果相差不大,坐标平移法数值计算结果更接近试验结果。结果还表明:在单调荷载作用下,砂土的围压和含泥量越大,剪胀现象越不明显;砂土的密实度越大,剪胀现象越明显。在循环荷载作用下,砂土的围压和密实度越大,达到循环稳定时的轴向应变和孔隙水压力越小;轴向应力幅值、频率、含泥量越大,达到循环稳定时的轴向应变和孔隙水压力越大。另外,还将本构模型应用于砂土样的真三轴数值模拟。结果表明:单调加载时中间主应力影响系数b取值越大,应力峰值也越大;循环加载时侧向主应力σ₂和σ₃与竖向应变的关系均呈负相关性,侧向最小主应力s3、含泥量、循环应力幅值与孔隙水压...