临界状态下沙堆大规模坍塌的机制

基于自组织临界性的概念，探讨了散粒体系统的动态特性．通过单面坡沙堆实验，发现颗粒非均匀系数为2．85的沙堆呈现自组织临界性，而由均匀沙构成的沙堆大规模坍塌呈现准周期分布．提出了沙堆具有散粒层和摩阻层典型的二元结构．实验表明，非均匀颗粒的沙堆，在临界状态发生的大规模坍塌基本上只发生在散粒层；而均匀沙堆发生的大规模坍塌影响到摩阻层．认为颗粒的均匀性影响系统在临界状态下的动力学行为特征，均匀性不同的沙堆，在临界状态下发生的大规模坍塌具有散粒层坍塌和深层坍塌2种不同形式．     

主应力轴旋转下中主应力系数对软黏土性状的影响

采用空心圆柱仪对上海原状软黏土进行了不排水剪切试验,研究了主应力轴旋转条件下中主应力系数对饱和软黏土变形与强度特性的影响。采用等压固结模式对软黏土空心薄壁试样进行固结,并在3种不同主应力轴旋转角度下,对试样进行不同中主应力系数的不排水剪切试验。试验前提为剪切过程中平均应力、中主应力系数与主应力轴旋转角度均保持不变,而偏应力逐渐增大,直至试样破坏。试验结果表明:在不同中主应力系数下,天然软黏土的变形与强度特征存在明显的差异,在3种主应力轴旋转角度下,随着中主应力系数的增加,临界应力比均呈降低趋势,相应的峰值剪切强度减小;在主应力轴旋转角度为0°时,中主应力系数为0.25和0.50的试样均出现了轻微的应变局部化现象,剪应力在达到峰值后呈逐渐降低的趋势;在主应力轴旋转角度为90°时,中主应力系数为0.50和0.75的试样所对应的状态为内外压不等的非轴对称拉伸状态,二者的峰值剪切强度比较接近,而中主应力系数为1.00的试样对应的为内外压相等的轴对称拉伸状态,其峰值剪切强度相比前二者降低了25%;在内外压相等的加载条件下,主应力轴旋转角度由0°增加为90°的同时,中主应力系数由0增加为1.00,试样破坏时对应的临界应力比与不排水剪切强度均逐渐降低。     

散粒材料非线性弹性关系研究

散粒体是工程中的一类具有广泛用途的特殊材料，国外对于散体材料本构关系的研究十分活跃，提出了许多理论模型。本文在分析和综合前人工件的基础上，从研究两半径为R相同球体接触出发，假设球球之间只发生弹性接触且遵循赫兹接触理论，利用能量方程，论述了建立散粒体非线性弹性关系的方法，文章提出了三种接触模型，并给出了显式应力应变关系式。     

双强度折减法折减机制及失稳判据选择研究

针对强度折减法分析隧道稳定性的研究较少且失稳判据不统一的现状,基于Abaqus建立浅埋隧道有限元模型,对粘聚力与内摩擦角采用不同的折减比例进行折减分析隧道围岩稳定性。探究了特征部位(拱顶、地表中线点)沉降、最大塑性应变和最大主应力是否突变及塑性区发展作为隧道失稳判据的合理性。结果表明:拱顶沉降、地表沉降、塑性应变及最大主应力对强度折减系数较为敏感,在隧道处于临界失稳状态均可得到较好的响应,而考虑到实际工程中变形方便监测,建议应以拱顶沉降作为隧道失稳的主要判据。     

形状偏差对钢管桩受力性能的影响

钢管桩在施打时,受力非常复杂,由于锤击能量较大或刚度不足,或钢管桩制作过程中产生的形状缺陷,均会使钢管桩的实际截面形状与圆形有一定的差距。通过数值分析,研究形状偏差对钢管桩受力性能的影响。分析结果表明,扁度越大,相同荷载作用下的主应力越大,钢管桩的临界荷载越小,钢管桩的临界荷载受主压应力S3控制。     

考虑初始变形的煤炭漏斗车车体结构屈曲分析

采用非线性分析技术研究漏斗车车体在承受散粒货物和纵向压缩载荷作用时,由散粒货物引起的垂直于侧、端墙方向的变形会使车体的结构稳定性降低。首先,利用具有修正的D-P本构模型的实体单元模拟散粒煤,并建立散粒煤单元与车体结构的接触关系,通过接触非线性分析获得重车车体侧、端墙的位移结果,并将其与基于AAR标准中散粒货物对侧、端墙的压力公式得到的位移进行对比分析,进而分区域修正侧、端墙的压力公式;其次,在车钩纵向压缩作用下对车体进行线性屈曲与考虑初始变形的非线性屈曲分析,侧墙和端墙的最小线性屈曲因子分别为0.89和0.52;非线性屈曲的结果表明,侧墙临界载荷为3 550 kN,比线性屈曲的降低了10.4%;端墙临界载荷为1 780 kN,比线性屈曲的降低了23.1%;应用修正后压力公式施加散粒煤对车体的作用,端墙的压力修正区域B的非线性屈曲临界载荷比应用修正前压力公式的增大了14.9%;最后,针对侧、端墙局部屈曲因子低的区域,分别提出了增强横向刚度和纵向刚度的补强方案,补强后侧、端墙结构的屈曲因子均可提升至1.0以上;应用修正后压力公式的侧、端墙临界载荷提高至4 092、3 164 kN。     

钻孔法测定焊接残余应力时的塑性释放应变

用钻孔法测定焊接残余应力时，孔边塑性变形对测量精度有很大影响，本文对孔边屈服过程进行了研究，克服了以往在误差修正方法中的缺点，确定了塑性释放应变εｐ与主应力σｉ、σ２和主方向角β的函数关系，用以修正孔边塑性变形引起的测量误差，使得在二维应力状态下的测量误差降至２％以下。     

分形元胞自动机在自组织临界性中的应用

基于元胞自动机分形模型，探讨了散粒体自组织临界性（SOC）的机制．不同级配散粒体单面坡的已有试验表明，散粒体的SOC与非均匀系数有关．应用分形理论计算了沙堆颗粒级配的分维数，结果表明，呈现SOC的沙堆，颗粒级配具有分形特征．进而假设：若大尺度非均匀沙系统的组构特征具有分形特性，系统也能呈现SOC．为解释此假设，建立了既能表征非均匀系数又具有分形组构特征的元胞自动机沙堆模型．数值模拟表明，元胞排列方式服从分形时，沙堆模型呈现SOC，而等间隔排列的模型不呈现SOC，结果与假设一致．最后对SOC的判据进行了讨论，认为系统组构特征具有分形特性是大尺度非均匀沙系统呈现SOC的必要条件．     

侧压力系数对节理岩体隧道稳定性的影响

为研究侧压力系数对节理岩体隧道稳定性的影响,利用ABAQUS有限元软件建立了节理岩体隧道模型,分析了不同的侧压力系数和倾角节理对隧道围岩稳定性的影响,研究了围岩变形规律、围岩应力分布、塑性区域分布及围岩破坏时塑性流动规律.研究结果表明:随着侧压力系数的不断增加,围岩竖向位移、最大主应力、最大等效塑性应变均呈现先减小后增...     

尾浪中导致船舶翻沉的临界状态

本文通过摇摆运动的等效线性方程，采用能量平衡法，给出了由于参数激振而产生导致船舶翻沉的临界状态的解析解。     

塑性成形中的应力间断

以变形协调条件为基础，研究了理想塑性材料和双金属材料塑性成形时的应力间断，结果表明，在理想塑性材料中应力间断不存在于各质点都处于塑性状态的变形体内，在双金属材料中，界面两侧应力间断是必然存在的，且界面应力间断。     

基于岩石非线性统一强度理论的地下洞室弹塑性分析

采用岩石非线性统一强度理论考虑了岩体的塑性软化特性,利用衬砌与围岩的位移协调条件,对地下圆形洞室进行了弹塑性分析,获得了圆形洞室的应力,洞室变形及塑性区半径的解,这些解既考虑了岩石拉压强度相差较大的特点,又考虑了中间主应力效应及其区间性;既反映了岩石的非线性破坏特征,又可以推广到岩体及节理岩体之中去,有一定的理论及工程应用价值.     

超高边坡开挖对既有隧道衬砌结构安全影响分析

以某临近既有隧道的道路改建高挖方边坡工程为研究对象，利用有限差分软件模拟分析了边坡逐级开挖过程中隧道衬砌结构变形与主应力的变化规律，计算了衬砌结构安全系数进而评价隧道结构稳定性，并结合现场测量数据分析验证仿真模拟的可靠度。结果表明：随着超高边坡逐级开挖，隧道衬砌结构各部位变形均增大，最大主应力从压应力变为拉应力而最小应力均表现为压应力；安全系数大幅度降低，Ⅲ阶段右拱腰存在局部破坏风险，Ⅳ阶段拱顶与左边墙易受拉破坏；模拟值高于实际值，减少边坡爆破施工可确保隧道运营阶段的安全性，可为相似工程提供一定参考价值。     

全风化花岗岩边坡破坏的判断

在泰赣高速公路k203~k215段,通过调研发现有一半以上的高边坡是全风化花岗岩坡体,本文通过数值模拟对全风化花岗岩坡体的变形破坏机理进行研究,应用FLAC3D软件对边坡进行反复试算,建立了临界状态全风化花岗岩坡体模型,并确定了临界坡角约为60°,从而可以对全风化花岗岩坡体破坏的判断提供参考,对全风化花岗岩边坡的支护有一定的指导意义.     

独塔斜拉桥异形钢-混结构索塔受力研究

建立独塔斜拉桥塔索梁一体化有限元模型,对异形组合结构的索塔受力性能进行研究。以某水滴形钢-混结构索塔独塔斜拉桥为工程背景,分析成桥状态下索塔应力及变形特征、上索塔三角隔板区域的局部及索塔应力集中区域的应力分布规律,研究结果表明:索塔截面设计合理,刚度满足使用要求;成桥后索塔变形量较小,并以竖向变形为主;索塔竖向正应力和剪应力明显大于顺桥向和横桥向应力;索塔第三主应力值远大于第一主应力值,Mises应力主要体现出第三主应力的变化规律;上索塔三角隔板区域及索塔应力集中区域的应力水平均在材料的应力容许范围,索塔受力较为合理且具有一定的安全储备。     

散粒体与亚弹性本构模型

提出一种含４个材料常数的亚弹性本构模型，来描述散粒体在加载时的力学行为，本模型的分析结果与不同相对密度下标准砂的三轴实验可较好地吻合，能反映散粒体的剪缩、剪胀现象，还对如何用三轴实验数据来确定这４个材料常数，给出了适宜的计算方法。     

水泥改良土力学特性试验研究

在大量动静三轴试验的基础上,研究了水泥改良土试样的应力．应变关系,掺和比及围压等影响因素,以及临界动应力、累计塑性应变、弹性应变及回弹模量的变化规律,同时,还研究了水泥土的回弹模量和动弹性应变与振动次数的变化规律．试验结果表明：水泥土的应力．应变曲线呈软化型,存在明显的应力峰值点;动应力存在一个临界值,土体的变形分为衰减型、破坏型及临界型;水泥土的临界动应力是素土的两倍以上,随掺和比的增加而增长,但增长趋势变缓．     

曲线导轨上高速磁浮列车运动稳定性

研究了高速磁浮列车在定常气动荷载作用下曲线上的运动稳定性。建立了考虑气动荷载影响的高速磁浮车在曲线导轨上的动力学模型，经过特征值分析提出了磁浮车的临界速度概念，分析了临界状态时车速、控制参数、气动系数对高速磁浮车曲线导轨上的临界速度影响。结果表明：当系统达到临界状态时，它有两个临界速度。在临界状态条件，位移控制参数由20 000 kN/m降为2 000 kN/m，气动系数从0.05降为0.01，第一类临界速度变大。第一个临界速度出现特征值的实部为零而虚部不为零，第二个临界速度出现在特征值的实部和虚部都为零。失稳是由于偏离平衡位置引起的，位置由曲线导轨特征和侧风荷载产生。气动升力和向心的风荷载会提高稳定性；气动降力和离心的风荷载会降低稳定性；水平角可与向心力配合，竖直角允许设置的范围小。     

基于弹性薄板理论的巷道层状顶板破坏的能量法分析

基于弹性薄板理论,利用能量方法对巷道层状顶板的破坏进行分析,阐述了层状顶板巷道围岩的变形破坏特征,得出顶板下沉的位移解析解,并进而确定了顶板岩层破坏的临界荷载.结果表明,用薄板理论研究层状顶板的下沉及应力分布规律是合理的.     

中主应力对原状软粘土强度与变形影响的试验研究

赣南地区软粘土层性状复杂,强度低、孔隙比大、压缩性高、结构性强,而土体的原生各向异性及次生各向异性使影响强度、变形的因素更复杂。借助空心圆柱扭剪仪(HAC)从应力-应变关系的角度研究赣南原生粘土土体不同中主应力参数及主应力轴旋转下的变形规律。试验数据显示原状软粘土土体应变随大主应力轴偏转角增大呈渐增趋势,达到最大值45°后呈渐低趋势;各向应力值未因主应力轴旋转有明显改变,但旋转会产生应变累积;中主应力系数b=0.5时土体原生各向异性在径向应变上有更明显反应。