有限变形条件下刚—粘塑性本构方程的隐式时间积分算法

在有限变形条件下，基于刚－粘塑性本构方程，提出了计算塑性应变增量的稳式时间积分方案，与传统的显式算法对比，此方案具有明显的优点，适用于有限变形大增量步的有限元计算，其数值精度令人满意。     

粘塑性统一本构方程数值积分方法研究

本文提出了对粘塑性统一本构方程的隐式欧拉积分进行牛顿一拉夫森迭代的数值积 分方法.推导出该数值积分的统一迭代格式;给出自动选取步长以及迭代收敛的准 则;并对卜。uer的统一本构方程进行了数值求解。该法不但非常有效地克服了由于常 微分方程组的刚性带来的数值困难,而且还易于控制数值误差。计算结果表明:本文 所提出的方法是十分有效的.      

基于Kelvin链率型模型的混凝土徐变有限元计算

基于混凝土徐变固结理论,推导出一种计算混凝土徐变的递推格式,递推过程可以结合使用有限元商用软件来完成。首先,基于Kelvin链模型,将徐变Volterra积分方程转化为率型徐变积分微分方程;其次,将时间进行离散,通过引入中间变量,把率型徐变积分微分方程转化为可递推计算徐变方程;再次,使用可递推计算徐变方程,结合应力应变增量弹性本构关系,建立考虑复杂应力状态下混凝土徐变分析的包含初应变的应力应变增量弹性本构关系。在此本构关系基础上,构建初应变弹性结构有限元分析模型;最后,作为应用,对Ansys有限元商用软件进行二次开发,用Fortran语言修改Ansys软件中材料本构子程序Usermat,并用其计算了一些现有算例。计算结果表明,研究结果与现有算例结果吻合优良。研究方法无需记录应力历史,大大提高计算效率,亦为复杂结构混凝土的徐变计算提供了另一条有效途径。     

沥青路面永久变形的非线性粘弹-弹塑性本构模型

为了正确预估沥青路面的永久变形,对沥青路面永久变形的非线性粘弹性有限元法进行了研究,推导了广义Maxwell模型的非线性粘弹性有限元法,建立了沥青路面永久变形的非线性粘弹-弹塑性本构模型,从弹性、非线性弹性、塑性、粘弹性、非线性粘弹性等方面对沥青路面的永久变形进行了分析,对沥青路面的永久变形进行了计算,并将计算结果和SHRP的计算结果以及SWK/UN轮辙试验结果进行了对比。计算结果表明:沥青路面永久变形的非线性粘弹-弹塑性本构模型是有效的,其路面变形计算值与SHRP的计算值相对误差为6.567%,与SWK/UN轮辙试验值相对误差为6.069%。     

变形诱导各向异性的循环粘塑性

本文提出了一个描述循环变形诱导各向异性的粘塑性本构模型，在该模型中，引入了各向异性变形阻力Ｑ，将Ｑ表示为椭圆型的参数方程，并给出了考虑加载历史影响的相应的演化方程。     

基于网格截面法的非线性梁单元

为准确描述材料进入非线性阶段后的应力状态,针对采用梁单元时框架结构材料非线性的有限元分析问题,提出了基于分布式塑性理论的三维材料非线性梁单元分析方法--网格截面梁单元法,并通过算例对其有效性和准确性进行了验证.这种方法采用平面等参单元将梁单元截面网格化,通过引入材料本构模型,由截面网格材料的应力-应变关系和应力分别积分得到梁单元的截面刚度矩阵和截面抗力,再通过位移插值函数计算梁单元在材料进入非线性阶段时的单元刚度矩阵和节点抗力.     

有限元模型刚度修正的加权广义逆法

针对有限元模型刚度矩阵修正中通常引起的修正矩阵为满阵的不足,提出了有限元模型刚度修正的加权广义逆法,该方法是对排列方程法的扩展,而且在公式推导过程中采用矩阵的形式,简洁明了．由于对被修正矩阵的零元素不进行修正,因而保持了原结构矩阵的窄带性和稀疏性,数值计算表明了方法的有效性．     

基于Johnson-Cook黏塑性模型的沥青路面车辙计算

采用Johnson-Cook模型描述沥青混合料黏塑性本构关系,通过不同温度和不同应变率下单轴压缩试验确定沥青和改性沥青混合料的Johnson-Cook黏塑性模型参数,利用ANSYS瞬态动力学分析理论,分析了在设计年限内当量轴次和超载等不同条件下对沥青路面车辙变形的影响。结果表明:使用天然岩沥青改性沥青面层比基质沥青面层的抗车辙性能均提高20%,符合沥青路面车辙变形实际情况;基于Johnson-Cook黏塑性模型的车辙计算方法,为沥青路面车辙研究提供了一种新的思路和技术途径。     

沥青混合料等应变率压缩试验的时间依赖性模型

为描述沥青混合料在受力状态下的时间依赖性行为,以等应变率压缩试验曲线特点为依据,建立沥青混合料的可变量本构模型,并推导出不同加载条件下本构方程表达式.通过有效的数值拟合方法获取沥青混合料的本构模型参数,将该模型与三轴等应变率压缩试验曲线进行对比,两者吻合较好,表明可变量本构模型能较好地描述沥青混合料与时间依赖行为,对破坏失效后材料的力学行为曲线有较好地表述.利用拟合参数计算蠕变曲线,其计算蠕变曲线能成功地描述蠕变的第二、三阶段,曲线特点与应力、温度等条件相关,在高温度和高应力条件时达到一定应变条件时所需时间较短,同时稳定期随温度和应力的增加所经历的时间逐渐减少.     

含湿热效应的各向同性耦合粘弹模型

为了表征高聚物的行为并反映湿热和应力的相互影响，针对各向同性粘弹性材料，从不可逆热力学出发，引入刻划材料粘性行为的内变量，采用Helmholtz自由能建立了包含湿热效应的各向同性粘弹性材料的本构方程。讨论了该本构方程与目前计算中常用模型的关系。     

隧道内半刚性基层沥青路面有限元模型建立研究

为了完成对半刚性基层沥青路面的数值模拟研究， 文章通过建立隧道半刚性基层沥青路面有限元模型， 将有限元计算结果与 BISAR3. 0 的结果进行比较， 以研究隧道半刚性基层沥青路面有限元模型的建立。 得出以下结论： 通过比较分析 ABAQUS 与 BISAR3. 0 的计算结果， 验证了本文采用模型的正确性； 当隧道半刚性基层沥青路面三维有限元模型取路面宽 W 为 3.5 米时， 与 BISAR 算出来的结果吻合度较高。 因此， 在对半刚性基层沥青路面进行数值模拟分析时， 有限元模型取路面宽度应当取 W= 3. 5m； 计算路面结构的应力应变响应及疲劳寿命时， 要对半刚性基层进行贯通裂缝预设。 对称荷载的应力、 应变响应均小于偏载， 计算出的疲劳寿命也明显小于偏载情况， 建立的隧道半刚性基层沥青路面有限元模型应该采用偏载模式加载。     

沥青混合料蠕变模型的改进及其参数确定

现有力学模型不能全面描述沥青混合料的蠕变,因此根据沥青混合料三阶段的蠕变特性,对Burgers模型中表征粘性流动的外部粘壶进行改进,认为其粘滞系数先增大后减小.推导了改进模型的本构方程,得到了蠕变应变、蠕变速率和蠕变加速度的解析表达式;运用最小二乘原理,建立了模型参数的确定方法;通过两个实例验证了改进模型的正确性.研究表明改进模型拟合曲线与实测应变吻合较好,相关性系数高,而且计算得到的流变时间与实测流变时间误差较小,说明该力学模型能够反映下沥青混合料第三阶段的蠕变,而流变时间Ft可作为研究沥青混合料蠕变性能的一个重要指标.     

ABAQUS损伤塑性模型损伤因子计算方法研究

大型通用有限元软件ABAQUS广泛应用于钢筋混凝土结构非线性分析中,损伤塑性模型是其非线性分析的主要混凝土本构模型。总结该本构模型的基本原理和特点,着重分析推导了该模型的损伤因子计算方法,给出计算示例并将该参数计算方法应用到一简支梁有限元分析实例中,验证了该方法的可靠性,可为实际工程计算分析提供参考。     

一种新型铁垫板下的弹性垫板

为降低扣件的刚度,满足无砟轨道高弹性的要求,设计了一种部分支承沟槽型铁垫板下橡胶垫板。运用有限元方法,利用超弹单元Mooney-Rivlin本构模型,建立了弹性垫板、铁垫板、混凝土支座计算的模型。在满足强度要求的前提下,通过纵向、横向沟槽的数量、尺寸以及橡胶邵氏A硬度来调整橡胶垫板的刚度,分析其对弹性垫板刚度和受力的影...     

软土流变性对高速公路路基变形的影响分析

在对软粘土变形特性进行分析和在已有的粘弹塑性本构模型的基础上，结合高速公路工程进行了较多的室内三轴排水剪、三轴流变试验，通过试验确定了软土粘弹塑本结构模型的参数，将为本构模型引入BOIT固结理论有限元分析程序，对影响路基稳定的沉降、侧向位移、工后沉降及土体稳定进行了分析，并对实测的资料进行分析比较，从而阐明了软粘土地基进行变形分析时考虑土体流变性的必要性。     

粘钢加固钢筋混凝土梁非线性分析

采用有限元方法对粘钢加固钢筋混凝土梁进行非线性分析,研究结果表明粘钢加固钢筋混凝土矩形梁的结构强度与刚度显著提高。     

多孔混凝土基层缩缝处沥青面层温度应力分析

为研究多孔混凝土基层上覆沥青面层的受力状态,建立了沥青路面三维有限元模型.引入横观各向同性弹性本构关系模型实现沥青路面结构层间接触状态的数值模拟.利用有限元方法计算了多孔混凝土基层缩缝处沥青面层的温度应力.结果表明:降温时,面层模量的变化对面层的拉应力和剪应力影响较大.计算点A的拉应力随着面层模量的增大而减小,计算点B的拉应力随着面层模量的增大而增大.计算点A和计算点B的剪应力随面层模量的增大而明显增大.     

沥青路面结构的粘弹性有限元方法

引入粘弹性理论,推导了温度荷载作用下的二维粘弹性有限元格式,并用Burgers模型模拟沥青混合料的粘弹特性,根据推导出的公式,编制了有限元程序,计算在持续大幅降温条件下沥青路面结构的温度应力场。     

移动单元法在车辆—无砟轨道—路基模型中的应用

将移动单元法理论推广到无砟轨道的动力学研究当中,建立了新的列车—无砟轨道—路基耦合系统模型.模型离散为轨道单元和车辆单元,下部离散了的轨道单元模型采用移动单元法理论求出其单元质量矩阵,阻尼矩阵和刚度矩阵,上部车辆单元离散为一节整车模型,利用有限元和Lagrange方程计算出车辆单元的质量矩阵,阻尼矩阵和刚度矩阵.该计算...     

改进的区间有限元静力控制方程迭代解法

当结构的不确定参数可用区间限界时，将区间分析和有限元方法相结合，可建立起区间有限元．对区间有限元的静力控制方程的求解，现有解法常不考虑结构刚度矩阵元素间及载荷向量元素间的相关性．因而其解的范围比原问题真解的范围偏离较大．文中从问题基本参量的不确定性出发，根据区间变量的运算特性，采用计算效率较高的迭代解法，提出了改进的区间有限元静力控制方程迭代解法．算例分析表明该方法的有效性．