450MPa级船用钢冲击实验研究及Cowper-Symonds本构模型

应用SHPB实验技术,对450MPa级船用钢进行冲击实验研究,建立了材料的Cowper-Symonds本构模型.冲击实验发现,450MPa级船用钢的动态流动应力在变形过程中,具有二次非线性强化规律、存在强化转折点.当材料的变形小于转折点的应变时,动态流动应力随应变的增大而增大;当材料的变形大于转折点的应变时,动态流动应力随应变的增大而减小.文中还对Cowper-Symonds本构模型的适用范围进行了讨论.     

混凝土本构理论研究及其发展趋势

混凝土本构关系是混凝土结构研究的基础。由于混凝土材料的复杂性,使其本构理论的研究非常困难。本文拟就混凝土本构理论的发展,对已有的混凝土本构模型进行简要的阐述。     

不同本构模型对船冰相互作用的影响

由于对物理模型做了大量假设,经验公式在计算船冰碰撞过程中的冰力时存在很多缺点,而且因为没有考虑船舶自身的非线性现象,导致计算结果与真实值存在较大误差。随着有限元技术的发展,使得利用有限元技术模拟海冰与船舶碰撞问题成为可能。海冰本构模型是影响船冰碰撞过程中计算精度的最重要因素,利用MSC.DYTRAN强大的非线性计算功能对海冰的弹塑性模型、弹脆性模型以及Derradji-Aouat多重失效面模型进行模拟,并且对计算结果和相关本构模型进行分析,认为基于应变率和温度并且考虑了静水压力对海冰失效的影响的多重失效面准则更加适合计算高应变率作用下的船冰碰撞问题。     

南友高速公路膨胀土的本构模型和破坏模式

以南友高速公路等工程中的典型膨胀土为研究对象,针对路基破坏的显著特点和非饱和土本质特性,设计并开展了系列室内试验,同时进行理论分析,提出工程实用型非饱和膨胀土本构模型。     

EPS颗粒轻质混合土的弹塑性增量本构模型

根据不同配比的EPS颗粒轻质混合土的等向压缩试验和固结排水剪切试验结果,研究了轻质混合土的变形特性。以殷宗泽所建立的双屈服面模型为基础,建立了考虑轻质混合土结构性的弹塑性本构模型。模型的试验验证结果表明,改进模型能反映不同配比EPS颗粒轻质混合土变形的基本规律。     

基于Derradji-Aouat海冰本构模型的船冰碰撞数值模拟

海冰与结构物发生碰撞的过程中,其力学行为变化多样,基于实验数据建立的Derradji-Aouat海冰本构模型在一定程度上考虑了海冰的拉压强度不同、静水压力项、横观各向异性以及应变率效应等因素的影响,比传统的材料屈服理论有较好的适用性。采用非线性有限元法对船冰碰撞过程进行了数值模拟,并且对破冰船局部强度和总纵强度进行了校核。     

舰用隔振橡胶超弹性力学本构模型研究

针对舰用橡胶隔振器设计过程中橡胶材料超弹性力学参数匮乏的问题,本文结合弹性力学、超弹性体材料本构模型等相关理论,开展舰用隔振橡胶材料的三种拉伸试验;通过对九种常用本构模型综合拟合分析,选择Yeoh模型作为舰用隔振橡胶材料本构模型;对舰用隔振器进行静态仿真分析和静态试验,验证了所建本构模型的准确性。本文的研究成果可为舰用隔振橡胶材料超弹性力学特性分析、舰用隔振器设计计算等研究提供材料数据和方法思路,具有一定的工程指导意义。     

花岗岩残积砂质黏性土的蠕变特性与本构模型

花岗岩残积砂质黏性土越来越多地被选作建(构)筑物天然地基持力层,但目前关于花岗岩残积砂质黏性土的研究主要停留在短期的强度和变形阶段。为探讨花岗岩残积砂质黏性土在长期荷载作用下的变形特性,对潮州市花岗岩残积砂质黏性土进行蠕变试验。结果表明,花岗岩残积砂质黏性土蠕变变形随时间的增加不断增大,但变形速率不断减小,直至变形稳定;随着剪应力及固结压力的增加,蠕变特性更加显著。引入邓肯-张模型对整数阶Poynting-Thomson流变模型进行修正,修正后的P-T模型可以较好地描述花岗岩残积砂质黏性土蠕变特性。研究结果有助于进一步认识花岗岩残积砂质黏性土的蠕变特性,为花岗岩残积砂质黏性土地基处理提供参考。     

船-冰碰撞中考虑温度影响的冰体材料本构模型研究

近年来随着全球气候变暖加剧,海冰消融速度加快,北极航道的全面开通成为可能。北极地区环境恶劣,即使在夏季浮冰和冰山也广泛存在,对极地船舶结构安全性产生了严重的威胁,船-冰碰撞问题也越来越受到国内外学者的关注。但是,由于海冰材料复杂的物理和力学特性,目前对海冰以及冰载荷的研究仍然面临诸多困难,其中对其本构关系的合理准确描述一直是影响相关问题计算分析的关键因素。本文结合国内外海冰实验数据,考虑温度的影响,建立了基于多曲面屈服准则的海冰材料本构模型,通过二次开发编写材料本构子程序并嵌入有限元软件LS-DYNA材料模型中。以此为基础,建立典型工况船-冰碰撞场景,分析了船体结构与冰体结构的损伤变形特点。本文研究成果可为极地船舶的结构设计制造与安全性评估提供参考。     

循环弹塑性本构模型在港口沉箱码头抗震理论中的应用

在港口抗震中采用循环弹塑性本构模型对港工建筑物的地震破坏机理进行数值分析与振动台实验。选取在港口建设中最常见的沉箱码头作为研究对象,采用循环弹塑性本构模型,FD-FE耦合方法模拟地震荷载作用下地基土液化导致的沉箱码头岸壁的整体失稳。然后通过水下大型振动台的模型实验进行验证。数值分析与模型试验破坏趋势基本吻合。结论表明：循环弹塑性本构模型在港口工程抗震理论研究中有一定的参考应用价值,为循环弹塑性本构模型在港口建设实际工程中的推广起到一定的铺垫作用。     

嘉绍大桥主墩承台大体积混凝土裂缝控制

嘉绍大桥主墩承台结构尺寸大,混凝土内部散热较慢,易导致内表温差较大,同时受封底混凝土及桩基强约束,施工过程中处理不当极易出现裂缝,且承台全部没于水下,混凝土一旦开裂难以修补。针对上述特点,在混凝土温度场及温度应力场仿真计算的基础上,制定了严格的温控标准,通过采取混凝土浇筑温度控制,内部埋设冷却水管并通水冷却、有效保温保湿养护、加强混凝土质量控制等措施,使各承台未出现有害裂缝,达到了预期的控制效果。     

高边墩预应力钢筋混凝土坞式闸室三维数值仿真分析

为分析研究高边墩预应力钢筋混凝土坞式闸室结构的受力性能和计算方法,以安徽省颍上船闸工程为例,采用三维空间有限元模型,模拟墙后回填施工过程,计算作用于闸墙后的土压力荷载。由此进一步分析结构的变形和应力分布。对比分析有限元计算结果与实测值可以得出,计算值与实测值接近且趋势吻合。研究表明,当合理考虑土体和闸室的相互作用,并精确模拟回填施工过程,通过三维空间有限元可有效分析预应力闸室结构的受力性能。     

船舶撞击力在高桩码头排架中的分配研究

研究船舶撞击力在码头排架中的分配情况,确定叉桩破损原因,对结构检测评估和维修设计十分重要。影响高桩码头排架间水平力分配的因素比较复杂,文章采用物理模型和基于ANSYS有限元软件建立的数学模型对码头排架中水平力的分配进行了仿真模拟,结果表明物理模型和ANSYS有限元模型试验结果吻合较好。文章采用该有限元模型研究了原体码头的受力情况。     

基于混凝土损伤塑性模型的软基上船闸闸室设计

利用有限元计算软件ABAQUS,考虑混凝土的塑性变化,以某软基上的船闸闸室为基本计算结构,分析了不同工况下弹性模型和弹塑性模型的应力应变分布规律。通过对比可以发现,弹塑性模型得出的结果更符合实际受力情况,可为设计人员配筋设计提供参考。     

水运工程混凝土单面抗冻性能评价指标对比

以盐溶液为腐蚀介质,研究混凝土单面冻融劣化过程中各评价指标的变化规律,通过比较认为,超声波相对动弹性模量较单位表面剥落物总质量更为及时反映混凝土单面冻融破坏状况,对混凝土单面冻融破坏程度更敏感。     

海洋环境下港口工程混凝土界面过渡区氯离子扩散系数模型

通过现场暴露物理试验,实测得到了港口工程混凝土及相对应的水泥砂浆试件中氯离子的浓度分布结果,经回归分析分别得到了这两种试件的氯离子扩散系数。以此为基础,定量评估了粗骨料的稀释、曲折和界面过渡区效应对混凝土中氯离子扩散系数的影响,并建立了混凝土界面过渡区氯离子扩散系数模型。基于混凝土中氯离子扩散的细观数值模拟方法,验证了所建立的混凝土界面过渡区氯离子扩散系数模型的正确性。对细观数值模拟结果的分析可知:界面过渡区对混凝土中仅考虑粗骨料的稀释和曲折效应的氯离子扩散系数的提升效应不可忽略,应充分考虑界面过渡区的存在对混凝土中氯离子浓度分布和扩散特性的影响。