铝合金板材冲压成形极限虚拟预测

利用虚拟成形极限应变(FLD)试验,并根据虚拟试验过程中的“分叉失稳”和有限元后置处理过程中的“应变集中”现象,虚拟性地求解了铝合金板材的失稳极限应变。试验表明,虚拟FLD试验方法避免了采用塑性失稳准则及损伤断裂失稳准则时人为因素的影响,利用虚拟极限应变所拟合出的FLD曲线与实测FLD拟合曲线具有比较接近的几何图形,虚拟FLD试验可替代或部分替代实测FLD试验。     

基于强度折减法的牵引式滑坡稳定性分析及防治对策研究

牵引式变形破坏是滑坡失稳的一种重要模式。基于某牵引式工程滑坡的地质成因和失稳机理,利用有限元软件建立滑坡三阶段数值分析模型,采用土工强度参数按步长进行场变量折减的方法,以弹塑性迭代计算发生不收敛,并结合坡面特征点产生位移突变作为失稳临界判据,分析了滑坡处于原始状态以及后继开挖和工程支护三阶段模型分别在天然和暴雨两种工况下的稳定性安全系数。针对工程支护后是否会发生越顶剪出或局部失稳的可能性问题,根据强度折减计算终止的坡体塑性应变场,提取塑性贯通区以确定局部失稳的最危险滑面,进行了可靠度评价。根据分析结果,提     

冻风积土的塑性损伤阈值及演化规律

为了获取冻风积土在循环逐级加载过程中发生的动力损伤特征,通过对不同负温、围压及振动频率条件下的冻风积土试样进行动三轴试验,测得其动应力-应变曲线。按照冻风积土发生各向同性损伤及塑性应变增量垂直于屈服面的基本假设,利用塑性势函数F(Y,D,σ)相关联流动法则并按照R-O硬化定律建立了冻风积土加载过程中塑性损伤演化模型(P模型)。利用文中提出的有效应力分析方法对试验所测得总动应变中所包含的累积塑性变形部分进行分离,实现了对P模型中参数拟合的目标;根据一、三主应力对D-P屈服边界进行划分以确定加载过程中弹塑性变形特征。通过分析裂隙发展规律研究冻风积土内部塑性损伤演化过程,将累积塑性变形变化率曲线的拐点作为冻风积土发生塑性损伤的阈值,给出了确定初始发生塑性损伤的理论依据。研究结果表明:P模型与相关文献模型确定的塑性损伤变量变化规律具有一致性,为冻风积土路基或基础的动力灾害防治研究提供理论基础。     

水作用下基于单轴试验的沥青混合料高温性能研究

为了研究重复加载作用下水对沥青混合料高温性能的影响,深入分析了动态加载过程中混合料流变特性的演化规律。论文以AC-20沥青混合料为例,分析了水对沥青混合料损伤的机理,采用单轴重复加载试验,研究了不同水处理模式下沥青混合料永久变形规律。结果表明:水对沥青混合料的损伤是水剥离和泵吸效应综合作用的结果;混合料的高温性能随着荷载作用水平和试验温度的增加而变差,特别是在重载和高温条件下,混合料更容易发生塑性流动而出现高温失稳;同饱水浸泡处理相对比,冻融循环处理对混合料损伤更大,其造成的高温稳定性能衰减也更为严重。     

预应力筋预拉力对预应力加筋土挡墙稳定性影响

采用有限元法对刚性基础上无粘结预应力加筋土挡墙的稳定性进行数值分析。对挡土墙顶部逐步增加荷载研究其稳定性,以特征点处位移突变作为失稳判据。讨论了预应力筋的预拉力值对稳定性的影响,并推导出稳定性计算公式。结果表明:随着预拉力值的增加,失稳时加筋体内塑性区逐渐下移,塑性区与水平线夹角越来越小,加筋体内最小主应力值与挡土墙的稳定性都会增加。公式推导出的失稳荷载值与数值分析结果吻合较好。     

基于流固耦合的富水粉细砂隧道工作面失稳过程研究

基于流固耦合数值算法，以中老铁路太达村富水粉细砂隧道为依托，从隧道掌子面挤出位移和围岩塑性区的演变情况入手，分析隧道在由泥岩向富水粉细砂段施工过程中掌子面的失稳过程。结果表明：隧道掌子面在由泥岩向富水粉细砂段围岩开挖过程中，掌子面的挤出位移和塑性区体积都将发生突变；由于富水粉细砂围岩强度较低、抗扰动能力较弱，在隧道掘进至富水粉细砂段围岩前，掌子面失稳就可能发生；结合各种加固措施及富水粉细砂围岩的特点，提出相应的围岩预加固对策。     

有限元强度折减法在边坡计算中失稳判据的讨论

用有限元强度折减法的不同失稳判据对某一边坡安全系数进行评判,并与简化的Bishop法和不平衡推力法对所得到的安全系数进行对比。对比分析结果表明,以特征点位移突变和塑性区贯通作为判据计算的结果与简化的Bishop法和不平衡推力法计算得到的结果比较接近。建议采用特征点位移突变结合塑性区贯通作为边坡失稳的判据。     

考虑纵坡的隧道掌子面稳定性上限有限元分析

针对存在纵坡条件下的隧道掌子面稳定性和失稳破坏问题,采用高阶塑性变形单元上限有限元法开展多参数影响正交计算分析,获得临界加载系数N_(cr)上限解图表与拟合公式及以耗散能密度表征的破坏模式规律。研究表明:①纵向坡度对掌子面稳定性有不可忽视的影响,上坡(坡度角θ=10°)方向对应N_(cr)值小于平坡条件下4.5%～23.1%,内摩擦角φ越大相对降低量越大;②N_(cr)随φ增加而逐渐增大,φ较大时需考虑剪胀效应对稳定性的影响;③失稳临界状态发生时隧道掌子面由两条主要剪切带、三角形刚性运动楔形区和前方塑性区组成,上坡条件下(θ=10°)剪切带和塑性区旋转,剪切带与塑性区路径、范围减小,从而掌子面稳定性变差。     

基于FLAC3D强度折减法的厚覆盖层边坡开挖稳定性分析

鉴于厚覆盖层边坡在开挖过程中稳定性动态变化的特点,该文利用FLAC3D强度折减法对某覆盖层边坡的开挖稳定性进行了研究。结果表明:随着开挖的进行厚覆盖层边坡表面水平位移逐渐增大,在坡面及边坡内部逐渐出现剪切塑性区,在边坡顶部出现张拉塑性区,而潜在滑移面也将沿着覆盖层与下覆岩体交界面逐渐向上发展,边坡表现为沿覆盖层与下覆岩体交界面滑移的失稳模式,建议厚覆盖层边坡采取边开挖边支护的处治方式以降低边坡失稳的风险。     

小净距隧道围岩整体稳定性的下限分析

小净距隧道围岩的整体稳定性分析,目前分析研究比较少。运用边坡稳定性分析适用的强度折减原理进行评价小净距隧道围岩整体稳定性,以围岩塑性区贯通、位移突变或位移超过规范值与计算不收敛3种方法综合作为围岩失稳破坏的判据。通过计算分析可知在不同的折减系数下塑性区贯通基本与位移突变同步,且早于位移超过规范值及计算不收敛。塑性区贯通为围岩破坏失稳的必要非充分条件,故采用塑性区贯通作为强度折减法判据所得为围岩整体稳定性系数的下限解。利用塑性区贯通作为判据,得到戴峪岭2号小净距隧道围岩整体稳定系数下限值约为2．7,表明该隧道具有足够安全储能。     

强度折减法分析隧道整体稳定性

为了判断武广客运专线浏阳河隧道DIIK1563+340～DIIK1563+410地段上台阶开挖时围岩的横向稳定性,应用强度折减法原理和有限元仿真软件建立每个强度折减系数下的仿真模型,研究拱顶沉降、地表沉降、主应力和塑性区与强度折减系数的关系,并分析隧道失稳形态.结果显示隧道的稳定安全系数为2.3,破坏首先发生在隧道两侧...     

斜拉桥桥塔横向地震损伤过程及减震措施研究

为了探讨H形斜拉桥上横梁进入有限塑性状态,从而减轻桥塔结构在横向地震作用下的动力响应,采用增量动力分析方法,确定以截面曲率作为评价桥塔地震损伤状态和损伤的主要指标,对混凝土上横梁和钢箱上横梁的耗能方案进行研究。结果表明:1)通过应用标定的截面曲率损伤指标,探讨了桥塔结构横桥向从屈服到破坏的过程,对桥塔的4种损伤状态进行评估,其方式是可行的;2)在横向地震作用下,下横梁端部及中塔柱顶部最早进入塑性状态,而中塔柱底部截面最晚进入;3)通过考虑混凝土上横梁进入有限塑性状态,可优化桥塔结构的横向地震响应、延缓易损截面发生破坏的时间;4)通过控制钢箱上横梁屈服弯矩水平,在强震作用下,构件率先进入塑性状态,发挥滞回耗能作用,降低结构横向刚度,桥塔减震效果明显。     

京藏高速拉萨段高边坡稳定性分析

针对京藏高速拉萨段高边坡加固前后稳定性问题，概化高边坡典型数值计算模型，基于不同失稳判据的有限元强度折减分析方法对该高边坡稳定性进行数值模拟。结果表明:不同失稳判据下，经锚杆、锚索加固后的高边坡安全系数提高约30%；锚杆、锚索所承受的轴力沿其长度方向不均匀分布，未达到屈服状态；加固前后高边坡失稳破坏时的塑性区扩展路径具有一致性，锚固作用很好地抑制了边坡内部塑性区的扩展延伸。     

从构造损伤角度分析川南红层顺层边坡失稳风险

从构造损伤角度出发,通过对构造损伤的定义及判别粗略得出川南地区的构造损伤分区,在此基础上,对不同的构造损伤分区进行开挖顺层边坡的失稳风险等级划分,从而分析区内顺层边坡失稳风险。     

大断面隧道穿越接触带施工稳定性分析

大断面隧道穿越接触带段施工过程中多发围岩失稳与支护开裂、大变形现象。以兰海高速马林隧道工程穿越不整合接触带段为背景,采用数值模拟手段,分析隧道跨度和隧道与接触带竖向距离变化对隧道稳定性的影响,结果表明:随着隧道跨度增大,隧道围岩塑性区与接触带塑性区越易发生联通,支护结构安全性会突然降低;接触带影响段可根据隧道稳定性变化程度划分为次要影响段和主要影响段,主要影响段的隧道设计、施工方案应开展专项研究工作。研究结果可为类似工程设计和施工提供依据和参考。     

基于弹塑性损伤本构的混凝土裂缝扩展分析

该文提供了一种能有效模拟混凝土裂缝扩展的方法,即利用有限元程序中的材料弹塑性损伤本构关系,分别考察了无初始裂缝和有初始裂缝缺陷的钢筋混凝土梁裂缝扩展的过程,从损伤开始到裂缝扩展再到破坏的整个过程中,可以明确地捕捉到混凝土裂纹的产生和扩展演变过程,得到混凝土损伤特性图和损伤状态下的混凝土与钢筋的应力变化。结果表明:钢筋与混凝土共同作用时,能均匀分布混凝土塑性损伤影响区,均匀出现多条损伤裂缝,裂缝扩展形式与实际相符,这种模拟混凝土开裂的方法能够容易得到各荷载阶段的塑性损伤破坏单元;利用塑性损伤模型对构件预制和运输过程中出现的开裂缺陷情况进行模拟,了解到初始裂缝对承载能力有一定影响,应做好构件使用前的开裂检查工作。     

某岩质边坡治理及加固效应的离散元分析

以某在建岩质边坡治理工程案例为研究对象,在定性评价边坡结构稳定性基础上,运用UDEC离散元软件建立该岩质边坡的仿真模型,通过减弱岩体节理参数和增大竖向加速度模拟边坡的失稳过程,以及对设计方案及时加固后岩质坡体的应力分布、塑性区和张开节理进行对比分析。结果表明:岩质边坡失稳一般经历节理面贯通,表层岩块脱落,沿节理面崩塌三个过程。按照设计方案及时加固后坡体的塑性区减小,张开节理由坡体前缘逐渐转向坡体后缘并减少,有效控制了坡体稳定。     

坡顶超载情况下的土坡影响因素敏感性分析

为了研究超载对边坡稳定性的影响,基于强度折减法分别计算了不同内摩擦角、粘聚力、土体重度、坡角、坡高、超载宽度、超载离坡肩的距离、超载大小等8种影响因素作用下土坡超载时的稳定性系数。并通过数值模拟,分析了土坡超载的破坏机理,结果表明：坡顶超载时,内摩擦角对土坡稳定性的影响最为显著,而超载宽度的影响最小。自重作用下边坡土体和超载作用下的边坡土体由于其自身强度不足而失稳的破坏机制有所不同：自重作用下失稳时,塑性区一般从坡脚延伸到坡顶;而当坡顶有超载作用下失稳时,塑性区一般从超载作用区域下和坡脚处同时扩展延伸并贯通,最终导致破坏。     

山区公路挡土墙失稳机理与加固方法研究

在现场调查的基础上,将山区公路病害失稳分为基础冲刷淘空型破坏、雨水入渗剪切滑移型破坏、超载与荷载累积损伤型破坏、墙身质量薄弱型破坏、墙后填土流失型破坏、机械损伤型破坏6种类型,分析了各类型破坏失稳的机理;结合山区公路的特点,分析了挡土墙的常用加固方法及其作用机理。     

考虑D-P边界退化的冻风积土蠕变损伤规律研究

为研究季冻区冻风积土的蠕变变形规律及损伤演化规律,采用冻土GDS三轴测试分析系统开展了不同负温条件下三轴蠕变试验,分析了不同负温对冻风积土蠕变损伤特性的影响。根据典型蠕变曲线的三阶段特征提出了蠕变损伤时间阈值及屈服时间阈值确定方法。根据Kachanov对混凝土材料蠕变损伤的假设,对冻风积土的弹性模量及抗剪强度参数进行弱化,分析了不同负温条件下,不同蠕变损伤阶段冻风积土蠕变损伤规律。将西原模型中塑性元件改进成了具有损伤特征的非线性黏塑性体,并假设其服从于Drucker-Prager屈服准则,建立了冻风积土分阶段的蠕变损伤模型,将模型计算值与实测值进行比较,验证模型的合理性。研究结果表明:温度对冻风积土蠕变特征影响显著,温度低于-15℃时仅出现蠕变第I、II阶段,温度高于-10℃时会出现第III阶段,分阶段蠕变损伤模型可以较好地描述冻风积土在不同蠕变阶段损伤特征;屈服边界退化是导致冻风积土发生蠕变损伤的主要原因,发生蠕变损伤后会导致屈服边界不断缩小以及有效应力不断增加,塑性区的范围不断扩大,发生蠕变损伤后有效应力状态点会落在损伤后的屈服边界附近。