基于不同本构模型的复杂地层大断面隧道开挖稳定性分析

多元结构地层中,土体单元触变性高,应力应变路径十分复杂,单一的本构模型不能满足隧道施工变形研究的需要。分析了摩尔库伦、修正剑桥、Druker-Prager和西原正夫等四种本构模型的屈服特性及应力应变关系,通过C++对FLAC软件二次开发,将本构模型程序化。以兰州轨道交通某大断面车站隧道为工程背景,模拟分析四种模型下大断面隧道开挖引起的地表沉降、底板隆起、两帮收剑的变化规律,发现摩尔库伦模型中洛德参数可识别土体单元处于压缩或拉伸状态,能较好地拟合地表沉降规律;修正剑桥模型可追踪岩土体的变形能力和抗剪强度随体积改变而变化的特性,能准确判断隧道直墙的水平位移变化趋势;Druker-Prager模型因考虑中间主应力及静水压力对相邻单元的作用,可反映出隧道内部土体移出后的底板隆起变形特点。以上规律可为复杂多元结构地层中隧道施工变形控制提供参考,从而保证隧道建设的高效与优质。     

岩体的自适应本构模型

应用神经网络技术，提出了建立岩体自适应本构关系模型的新方法，实际应用表明，该方法正确。     

岩石循环冲击损伤模型及其参数的确定方法

建立了基于 Weibull分布的统计学岩石冲击损伤本构模型。在理论假设的基础上,通过公式推导,建立了岩石单元体损伤本构模型。并通过数学的方法,确定了模型中参数的计算公式和方法,明确了参数的物理意义。建立了岩石在循环冲击作用下的损伤变量的表达式,分析了岩石在循环冲击作用下的损伤累计演化规律。在中南大学动静组合加载实验系统上,开展了岩石在不同应力状态下的循环冲击实验,将实验数据带入本构模型中。分析结果表明：实验曲线与理论曲线接近重合,验证了该模型的合理性;初步分析了岩石在循环冲击作用下的损伤演化规律以及破坏失稳过程。该实验为岩石在动力扰动作用下的力学机理以及岩爆产生的机制提供了一定的理论依据。     

混凝土三维弹塑性本构模型研究

该文介绍了一种能够考虑三维约束的混凝土弹塑性本构模型。该模型能够描述普通混凝土和高强混凝土在三维应力下的强度提高和剪涨效应。该模型在Haigh-Westergaard应力空间采用三参数模型来描述混凝土的塑性加载,为了考虑混凝土的剪涨效应采用了非线性的塑性势函数,以及塑性体积应变作为混凝土的强化函数和软化函数的内变量。模型中的各参数都可归结为一个基本参数,而该参数可以通过单轴压缩试验进行标定,因而使模型具有极大的实用性和普遍性。模型计算结果和实验数据比较接近,可以很好地描述混凝土在约束应力条件下的强度提高和剪涨效应。     

Effect of elastic constitutive laws on the deformation of two-dimensional red blood cell

Deformation of two-dimensional red blood cell in linear shear flow is simulated using the immersed boundary method, in which the cell is modeled as a force source instead of a real body. The effect of three constitutive laws, i.e. Hookean, Neo-Hookean and Skalak elasticity, on the deformation is studied by simulating the cell movement in two linear shear flows. The results show that the effect of the constitutive laws gets more obvious as the shear rate increases. Both the aspect ratio and the inclination of the steady shapes get bigger, and the differences between the periods of the cell tank-treading motion become larger. For the same shear flow, the period with Hookean elasticity is less than the period with Neo-Hookean elasticity and bigger than the period with Skalak elasticity.     

轨道车辆材料力学性能测试

介绍轨道车辆应用金属材料的静态及动态力学性能的测试,分别介绍材料的准静态测试、不同应变率下材料的动态性能曲线测试方法,并阐述基于LS-DYNA软件材料本构模型的建立方法及材料的应变率效应.     

圆钢管轻骨料混凝土轴压柱非线性有限元分析

研究目的:为实现对圆钢管轻骨料混凝土轴压柱的荷载-变形曲线非线性有限元分析,本文采用ABAQUS有限元软件建立圆钢管轻骨料混凝土轴压柱有限元模型,对典型的钢管轻骨料混凝土轴压中长柱的荷载-变形曲线进行分析。研究结论:(1)核心混凝土由于受到钢管的约束其纵向应力有较大提高,延性得到了显著的改善,钢管为轻骨料混凝土提供径向约束的同时纵向应力大幅降低,内力由钢管转向核心混凝土承担的力学特性;(2)钢管对轻骨料混凝土的约束效果要差于对普通混凝土的约束效果。     

碾压混凝土力学特性及本构模型研究

为了解岷江流域某高拱坝坝体碾压混凝土的力学特性，对取自该坝体的碾压混凝土试样，进行了常规三轴压缩和直接剪切全过程试验。根据试验资料，对碾压混凝土在常规三轴压缩和直接剪切作用下的变形、强度、破裂特性及其本构特性进行了详细分析。结果显示，碾压混凝土在三轴压缩下的切线模量较大，而抗压强度相对较小；三轴压缩下的抗剪强度参数与直接剪切下的抗剪强度参数的差值较小。     

高液限红粘土变形特性研究

为了研究红粘土路基的沉降特性,基于一维室内固结试验,分析了高液限红粘土变形特性。引入压缩变形系数,分析了高液限红粘土的物理指标对变形指标的影响,采用应变法来表达压缩变形曲线结果。引入非线性应力、应变关系的割线模量,研究了高液限红粘土的加荷本构模型和增(减)湿本构模型。结果表明:压缩变形系数随含水量的增大而增加,当含水量大于最佳含水量2%~3%后,压缩变形系数随含水量的增加增长幅度迅速变大;压实度越大,压缩变形系数越小,低压实度高含水量的情况下,压缩变形系数显著增大;压缩系数随含水量的增加而增大,压缩系数随压实度的增大而减小;高液限红粘土的应力-应变关系可以用幂函数的形式来表达。提出了高液限红粘土加荷本构模型和增(减)湿本构模型,该模型具有较高的可靠性,为研究红粘土路基沉降特性提供了有力依据。     

考虑渗流固结耦合作用的软土深基坑降水施工的三维数值

在前人研究资料的基础上,基于三维比奥固结理论和修正剑桥模型,对三维渗流固结耦合模型在复杂地质条件下软土深基坑降水计算中的应用进行研究,并以上海某一实际基坑降水工程为例,对其降水过程进行三维有限元计算。通过对该工程的三维有限元分析表明,考虑渗流固结耦合作用的三维数值模拟方法能够很好地模拟基坑降水引起的基坑及土体变形特征。因此,在深基坑降水及其引起周边土体变形的计算中,运用该数值模拟方法具有重要的现实意义。研究成果可为日后类似工程的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。