检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：齐晋阳西安建筑科技大学

学位级别：硕士

动荷载作用下土的动力特性及其稳定性分析对抗震具有重要意义,动剪切模量和阻尼比是抗震分析和设计的重要参数,动本构关系是土体动力分析的基本条件,目前关于非饱和黄土的动力特性及其动本构关系的研究仍然较少,因此,开展本课题研究有... 详细信息

动荷载作用下土的动力特性及其稳定性分析对抗震具有重要意义,动剪切模量和阻尼比是抗震分析和设计的重要参数,动本构关系是土体动力分析的基本条件,目前关于非饱和黄土的动力特性及其动本构关系的研究仍然较少,因此,开展本课题研究有着重要的理论意义和实际价值。本文通过动三轴试验分析不同含水率、干密度、动荷载频率、固结应力比和围压对西安非饱和黄土动应力-动应变关系、动剪切模量、阻尼比等动力特性的影响,研究结果表明:黄土的动应力-动应变关系曲线呈双曲线型;在相同试验条件下,黄土的含水率越小,试样产生相同应变所需的动应力越大,干密度、动荷载频率、固结应力比和围压越小,试样产生相同应变所需的动应力越小;随着动剪应变的增大,动剪切模量逐渐减小并趋于稳定;含水率越小,黄土的最大动剪切模量越大,干密度、动荷载频率、固结应力比和围压越小,黄土的最大动剪切模量越小;随着动剪应变的增大黄土的阻尼比表现为波动上升的趋势,且一般在0.1～0.32范围内;当剪应变在0～0.3%时,随着频率的增大,阻尼比的增长速率显著提高。本文在黄土动力特性试验研究的基础上,基于反三角函数建立了黄土的动本构模型,并根据不同的试验条件分析模型参数的变化规律,验证了模型对西安非饱和黄土的适用性,研究结果表明,当应变在0～1%范围时,本文模型可以较好的反映黄土的动应力-动应变关系曲线。

关键词：黄土动剪切模量阻尼比动本构模型

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青海玉树机场路震后边坡土体动力特性研究

青海玉树机场路震后边坡土体动力特性研究

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作者：王能西南交通大学

学位级别：硕士

近年来,国内外地震频繁发生,已有多地边坡遭受地震灾害,造成了重大经济损失。而由于地震影响下破坏的边坡与自然破坏边坡的不同,这使治理震后边坡病害显得尤为重要；而对边坡土体的动力特性研究是治理震后边坡的基础。为得到青海玉树地... 详细信息

近年来,国内外地震频繁发生,已有多地边坡遭受地震灾害,造成了重大经济损失。而由于地震影响下破坏的边坡与自然破坏边坡的不同,这使治理震后边坡病害显得尤为重要；而对边坡土体的动力特性研究是治理震后边坡的基础。为得到青海玉树地区边坡土体的动力特性,本文主要进行了如下研究：首先,对既有的土体动力特性的研究方法和成果进行简要概括,分析结果表明既有研究成果不能正确预测青海玉树地区边坡土体动力特性,根据试验研究目的提出了青海玉树震后边坡土体的试验研究方案。其次,通过室内常规试验测得震后玉树边坡土体的密度、含水率、颗粒成分、孔隙比等相关物理参数；以室内三轴试验为研究手段,讨论并分析了本区土体的动力特性与含水率及围压之间的关系；又通过GDS试验,研究了在含有大颗粒土体的情况下,孔隙比、含水率、围压等对土体动强度的影响。根据实测结果,分析了有关动强度与围压、含水率、孔隙比等关系趋势,得出了土体的动摩擦角、动粘聚力等动参数以及动强度与动应变的关系曲线。试验研究结果表明：在含水率一定时,增大围压可以提高土体动强度；孔隙比越小(土体越密实),土体抵抗动荷载破坏的能力越强。最后,根据试验研究成果和国内外有关动本构模型理论研究,建立了适合玉树地区土体的动本构模型,以期为青海玉树地区实际工程边坡的防护和治理提供必要的理论依据。

关键词：地震动三轴试验 GDS试验动强度动本构模型

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循环荷载作用下张紧式吸力锚基础变形与承载力分析方法研究

循环荷载作用下张紧式吸力锚基础变形与承载力分析方法研究

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作者：李书兆天津大学

学位级别：博士

张紧式吸力锚是一种重要的深水海洋浮式平台锚固基础。本文针对静荷载与循环荷载共同作用下软土中张紧式吸力锚的变形失稳过程以及承载力的评价方法进行了研究,包括以下几个方面工作:依据等效粘弹性理论和蠕变理论,建立了一种能够描述... 详细信息

张紧式吸力锚是一种重要的深水海洋浮式平台锚固基础。本文针对静荷载与循环荷载共同作用下软土中张紧式吸力锚的变形失稳过程以及承载力的评价方法进行了研究,包括以下几个方面工作:依据等效粘弹性理论和蠕变理论,建立了一种能够描述饱和软粘土不排水循环变形和循环累积变形的拟动力粘弹塑性本构模型,该模型包括三个基本参数:循环剪切模量、阻尼比以及八面体循环累积剪应变增量。依据等效粘弹性关系描述土单元的循环应力应变响应,依据蠕变关系描述土单元的循环累积应变响应。通过饱和软粘土不排水静三轴压缩试验和静应力与循环应力共同作用下的不排水三轴压缩试验,研究了拟动力粘弹塑性本构模型中参数的变化关系,得出:不同初始应力状态下,土单元循环剪切模量和阻尼比与八面体循环剪应变之间基本遵循同一变化关系,可以依据无静偏应力作用下的三轴试验确定循环剪切模量和阻尼比随八面体循环剪应变的变化关系。利用循环三轴压缩试验确定的模型参数变化关系预测循环三轴伸长试验和循环扭剪试验的结果,并将预测结果与试验结果进行了比较,结果显示:土单元循环剪切模量和阻尼比的试验结果与预测结果基本吻合;三轴伸长试验得到的八面体循环累积剪应变随循环次数变化的预测结果与试验结果基本一致;无轴向偏应力的循环扭剪试验得到八面体累积剪应变随应力循环次数变化的预测与试验结果比较吻合。这些结果在一定程度上说明了拟动力粘弹塑性本构模型对描述不同应力状态下土单元循环应力应变响应的适用性。依据循环三轴压缩试验结果,建立了软粘土不排水循环强度随平均应力的变化关系。据此预测循环三轴伸长试验确定的循环强度,得到了与试验值一致的结果。进一步,研究了利用拟动力粘弹塑性本构模型分析静荷载与循环荷载共同作用下吸力锚变形失稳过程的拟动力粘弹塑性有限元方法。包括:利用ABAQUS有限元软件接口程序将拟动力粘弹塑性本构模型嵌入到有限元软件中,利用Matlab语言编制了用于循环累积变形分析的程序,利用Python语言编制了连接动力迭代计算与循环累积变形计算的脚本程序,最终在ABAQUS环境中实现了通过跟踪循环荷载历史计算软土中吸力锚的循环变形和循环累积变形。采用拟动力粘弹塑有限元方法,对静荷载与循环荷载共同作用下的吸力锚模型试验结果进行预测,并与模型试验结果进行了比较。比较结果显示:对于预测竖向破坏模式的吸力锚模型试验结果,计算得到的锚循环变形比模型试验结果偏小,循环累积变形随循环荷载作用次数的变化趋势与模型试验结果基本一致。对预测水平破坏模式的模型试验结果,将剪切模量降低30%进行等效粘弹性动力迭代计算,计算出的循环变形比模型试验结果偏小;计算出的累积变形随荷载循环次数的变化趋势与模型试验结果相比有一定差别;循环荷载作用初期,计算出的循环累积变形大于模型试验结果,随循环荷载作用次数增加,计算出的循环累积变形增量与模型试验结果相比偏小。依据在最佳受荷点受力的张紧式吸力锚破坏模式,研究了利用软粘土不排水循环强度,确定软土中张紧式吸力锚在静荷载与循环荷载共同作用下不排水承载力的极限平衡分析方法。提出了两种确定不同破坏区土体的平均剪应力,进而确定软粘土不排水循环强度的方法,最后通过极限平衡分析确定吸力锚的循环承载力。为验证该方法的可行性,对模型试验结果进行了预测,结果显示:预测结果与模型试验结果的平均偏差低于10%,两者较为吻合。最后,还研究了利用软粘土不排水循环强度,采用拟静力弹塑性有限元分析方法确定静荷载与循环荷载共同作用下张紧式吸力锚的承载力。将计算结果与模型试验结果进行了比较,结果显示:计算结果小于模型试验结果,两者的平均偏差低于10%,偏于安全。进而说明,可以采用拟静力弹塑性有限元方法评价吸力锚的循环承载力。

关键词：吸力锚动本构模型土性试验拟动力方法循环累积变形循环承载力模型试验极限平衡法

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循环荷载作用下考虑颗粒破碎的堆石体本构模型

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岩土力学 2012年第7期33卷 1972-1978页

作者：刘恩龙陈生水李国英米占宽韩华强四川大学水利水电学院南京水利科学研究院

中国西部兴建的很多200～300 m高的堆石坝处于高烈度地震区。应力水平高时堆石体的颗粒破碎对其在循环荷载作用下的应力、应变特性有重要的影响。基于广义塑性理论,通过引入状态参数,建立了循环荷载作用下考虑颗粒破碎的堆石体的本构模... 详细信息

中国西部兴建的很多200～300 m高的堆石坝处于高烈度地震区。应力水平高时堆石体的颗粒破碎对其在循环荷载作用下的应力、应变特性有重要的影响。基于广义塑性理论,通过引入状态参数,建立了循环荷载作用下考虑颗粒破碎的堆石体的本构模型,并给出了模型参数的确定方法。与堆石体在400、800、1 500、2 200 kPa围压作用时的试验结果对比,表明所提出的本构模型可以较好地模拟循环荷载作用下颗粒破碎时堆石体的动应力和动应变响应。

关键词：堆石体颗粒破碎动本构模型循环荷载

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混凝土在循环荷载作用下的次加载面模型

混凝土在循环荷载作用下的次加载面模型

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作者：伍大鹏北京交通大学

学位级别：硕士

本文基于次加载面理论,提出了一个由体积屈服面和剪切屈服面组成的双屈服面本构模型。该模型适应各种复杂应力路径下的加载方式,以等效塑性应变作为内变量,描述了混凝土在循环荷载作用下的应力应变行为。加载前,次加载面与正常屈服面在... 详细信息

本文基于次加载面理论,提出了一个由体积屈服面和剪切屈服面组成的双屈服面本构模型。该模型适应各种复杂应力路径下的加载方式,以等效塑性应变作为内变量,描述了混凝土在循环荷载作用下的应力应变行为。加载前,次加载面与正常屈服面在主应力空间中都为一个点；加载后,随着塑性应变的积累,正常屈服面以等向硬化的扩展形式逐渐扩大,而次加载面的扩展形式是以混合强化的形式进行的,当次加载面与正常屈服面重合后,它们一起以等向硬化到达破坏面。在应力应变曲线进入下降段后,只有剪切屈服面产生作用,因为在应变继续增大的过程中,应力是逐渐减小的,应力点达不到体积屈服面,体积屈服面不再产生作用。模型意在模拟混凝土在复杂应力状态下循环加载的本构特性。应用Fortran语言编制计算程序,对循环加载比例dσz：dσx：dσy分别为1：0.1：0.1,1：0.15：0.15,1：0.2：0.2,以及固定侧压力P0取值分别为10MPa、20MPa、30MPa、40MPa七种加载方式进行了数值模拟。对试验和模型计算得到的应力应变曲线进行了比较：在峰值之前,模型与试验曲线存在一定的误差,但最大相对误差不超过20%；峰值之后，二者存在较大的误差,但是变化趋势与实验规律相符,此外,模型还能够模拟出混凝土出现的扩容现象。所以,模型能较好地模拟混凝土材料在循环荷载作用下的力学行为。

关键词：次加载面循环荷载动本构模型 Fortran语言

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动荷载作用下人工冻土力学特性及本构模型研究

动荷载作用下人工冻土力学特性及本构模型研究

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作者：范菊红安徽理工大学

学位级别：硕士

通过室内试验研究获得动荷载作用下人工冻黏土变形规律,基于试验结果推导了人工冻土动荷载本构满足改进的西源模型,通过冻结井塔基础现场实测验证了动荷载冻土本构模型的正确性。采用正弦波模拟冻结井塔基础在提升荷载作用下的变形规律... 详细信息

通过室内试验研究获得动荷载作用下人工冻黏土变形规律,基于试验结果推导了人工冻土动荷载本构满足改进的西源模型,通过冻结井塔基础现场实测验证了动荷载冻土本构模型的正确性。采用正弦波模拟冻结井塔基础在提升荷载作用下的变形规律。试验方案中考虑的因数为：人工冻土震动频率取：0.2HZ、0.4HZ、0.6HZ；冻结温度：-5℃、-10℃、-15℃；固结围压：0.5MPa、1.0MPa、1.5MPa等,共计试验次数81次。通过应用正交方法安排冻黏土试验方案,只需要9次能不重复完成所有试验项目内容。并获得如下结论：动荷载作用下冻土体的动弹性模量受温度影响最大；温度升高,动弹模降低；温度降低,动弹模增大,增幅约为：10MPa/℃。动弹模随围压波动起伏,随振动频率增大而增大,达到0.25MPa/Hz。随动应变的增加而增大,达到0.05MPa/%。动剪切模量随围压的增加而增大,随荷载振次的增加而降低,随温度的降低而线性增加,增幅为：150MPa/℃。冻土的动阻尼比随应变幅值和围压的增大而增大,随着温度的降低而迅速变小,随着荷载振动频率的增大而降低。冻结黏土的动蠕变曲线分为明显的三个阶段：稳定蠕变阶段、衰减蠕变阶段和加速蠕变阶段。依据人工冻土室内动三轴试验结果,基于动力学、连续介质力学和冻土力学原理,建立人工冻土在动荷载作用下的本构模型,即弹-黏弹-黏塑性本构模型,并提出模型参数确定方法,推导出其弹性应变柔度矩阵、黏塑性应变柔度矩阵,并嵌入到大型数值模拟软件ADINA中进行拟合,并将拟合结果与试验实测数据进行比较,发现拟合值与实测值吻合较好。本文以淮南顾北矿井塔基础的工程实测为依托,利用本文提出的弹-黏弹-黏塑性动本构模型及参数确定方法对井塔基础进行数值计算,结果表明理论计算的冻结壁位移与实测位移变换规律一致,且数值相差误差在允许范围内。说明采用弹-黏弹-黏塑性动本构模型理论计算获得的冻结壁应力场和位移场是合理的。

关键词：人工冻土简谐振动荷载动应力应变关系动本构模型工程应用

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Constitutive Model for Glassy-Active Phase Transformation on Shape Memory Polymers Considering Small Deformations

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材料科学与工程（中英文版） 2010年第5期4卷 14-22页

作者： Manuel lgnacio Varela-Jimenez Jorge A. Cortes-Ramirez Yi-chao Chen Centro de Innovacion en Diseho v Tecnologia. Tecnol6gico de Monterrey Monterrey NL 64849 Mexico Department of Mechanical Engineering University of Houston Houston TX 77204 USA

Shape memory polymers store and recover an original shape. Nowadays, the design of devices based on this material demands modeling of its thermomechanical behavior, some of which have been developed considering the material is composed of glassy and active phases. Following this assumption, this work develops a constitutive model of flow stress of shape memory polymers by a temperature induced glassy-active phase transformation approach. Experimental strain-temperature data from literature are adapted to describe the phase transformation. The resulting expression is: ( ) ( ) 1 1 [1 ( ) ] {1 [1 ( ) ] } A T T A T T SMP as as af af g a a g g t g t d d T T E E T d T d α α ε ε σ ε ε ε ε ? ? ? ? ? ? ? ? = ? ? + ? + ? ? ? + ? It is function of the microstructure, material temperature, glass transition and transformation temperatures. Compared with others models, this one results easy for programming on finite element analysis. The predicted stress results coincide with experimental data, therefore, the estimation of a phase transformation from the recovery of strain results valid and the grade of approximation of the model is appropriate.

关键词：形状记忆聚合物动本构模型相变温度玻璃化转变温度小变形实验数据有效应变热机械行为

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武汉软粘土的变形特征与循环荷载动力响应研究

武汉软粘土的变形特征与循环荷载动力响应研究

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作者：张勇中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）

学位级别：博士

本文以交通工程为研究背景,以武汉软粘土为研究对象,以室内试验、理论推导和数值分析为研究手段,对饱和软粘土的变形特征与循环荷载作用下的动力响应进行了较为系统的研究。首先,评价了武汉软粘土的基本工程特性,开展了相关固结特性试验... 详细信息

本文以交通工程为研究背景,以武汉软粘土为研究对象,以室内试验、理论推导和数值分析为研究手段,对饱和软粘土的变形特征与循环荷载作用下的动力响应进行了较为系统的研究。首先,评价了武汉软粘土的基本工程特性,开展了相关固结特性试验,分析了土结构性对其固结特性(固结系数、压缩系数和渗透系数)的影响规律;基于太沙基一维固结理论,成功推导出固结速率与固结时间的解析关系,并以此提出了求解固结系数的固结速率半对数法,为求解固结系数开辟了新途径;该新方法避免了传统图解法求解固结系数的缺点,并可消除初始沉降和次固结的影响。其次,开展了不同深度的原状样及其对应重塑样的静三轴试验,并分析了土结构性对其静强度参数的影响性状;为实现软粘土应力-应变关系的归一化,基于典型的双曲线方程,从理论上推导了实现应力-应变方程归一化而必须满足的归一化条件,即主应力差渐近值(σ1-σ3)ulti应是初始切线模量E0i的正比例函数;提出用主应力差渐近值(σ1-σ3)ulti作为归一化因子,并以此建立了武汉软粘土固结不排水条件下应力-应变特性的归一化方程。第三,在研究移动荷载下地基动力响应时,将整个系统分为轨道和下卧地基两部分。在建立运动方程时,将轨道简化为无限长Euler-Bernoulli梁,并考虑梁下卧地基的剪切刚度;同时,将下卧地基以地下水位面为界分为弹性层和饱和土层,使地基假设模型更加符合实际。在求解运动方程时,利用了Lame对位移场的分解理论以及Fourier变换技术,最终得到了移动荷载作用下地基在二维和三维情况下的应力、位移和孔隙水压力的严格解析解。在此基础上,针对地基二维问题,采用数值法分析了列车移动荷载的速度、频率、地基渗透系数、地基的弹性参数和剪切参数等对地表竖向位移和孔隙水压力分布的影响规律。第四,开展了武汉软粘土重塑样和原状样的单向激振循环三轴试验,分析了动应力幅值、静偏应力、振动频率、固结围压和循环周次等因素对饱和软粘土的动力特性影响规律。根据循环荷载下应变发展形态,提出了可描述长期循环荷载作用下稳定型应变增长曲线的新数学模型,并根据重塑样和原状样的动三轴试验结果,分别建立了可考虑动应力幅值、静偏应力、固结围压和循环周次等影响因素的稳定型累积塑性应变和双幅应变的经验拟合模型。在此基础上,根据新数学模型中参数的演化规律,提出了求解土体临界动应力的数值解析方法,为临界动应力的求解开辟了新思路;建立了考虑循环周次的重塑样和原状样的动骨干曲线模型,从而弥补了传统骨干曲线模型中无法体现土体刚度软化特性的缺陷,使骨干曲线的描述更加切合实际;提出了以最大应变曲线上的曲线转折点作为土体结构破坏的新破坏标准,并建立了重塑土的动强度方程。此外,还探讨了土结构性对土动力特性的影响性状。最后,结合土动骨干曲线模型、塑性应变累积模型和阻尼比模型,建立了可考虑刚度软化和应变累积的软粘土非线性动本构模型。该建模思想摈弃了传统的基于骨干曲线的滞回曲线构造思路,从而克服了传统非线性动本构模型中无法描述土体应变累积和刚度软化的缺陷。根据重塑土的动三轴试验资料,通过对比发现,该模型所得的计算曲线与实测值吻合较好。

关键词：循环荷载移动荷载饱和软粘土变形特征动三轴试验动力响应动应变骨干曲线动本构模型

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动载作用下加筋土路基的计算模型研究

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中南公路工程 2007年第2期32卷 1-4,18页

作者：凌建明曾四平黄琴龙阙云王仕传同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海200092

在前人工作的基础之上提出了一个新的动力荷载作用下加筋土路基的计算模型,该模型的土体采用动载作用下基于SMP(Spatial mobilized Plane)破坏准则的弹塑性动本构关系进行模拟,加筋材料的本构模型采用非线性多项式进行描述,筋土的相互... 详细信息

在前人工作的基础之上提出了一个新的动力荷载作用下加筋土路基的计算模型,该模型的土体采用动载作用下基于SMP(Spatial mobilized Plane)破坏准则的弹塑性动本构关系进行模拟,加筋材料的本构模型采用非线性多项式进行描述,筋土的相互作用采用双弹簧界面模型来模拟。模型中的参数可以通过常规的土工试验获得。基于该模型的数值分析与实测试验值进行了对比,证明了模型的正确性。结果表明,该模型能应用于工程实际。

关键词：加筋土动本构模型双弹簧界面模型计算模型

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土层刚度对土与结构相互作用的影响分析

土层刚度对土与结构相互作用的影响分析

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第七届全国地震工程学术会议

作者：刘健廖红建张志刚西安交通大学土木工程系陕西西安710049

本文基于有限元软件的二次开发,引入双曲线型土体动本构模型和竖向粘性边界条件.针对同一地区五种具有不同性质的黄土,通过有限元建模计算分析水平地震作用下土体刚度对土一结构相互作用规律的影响,得出考虑土-结构相互作用时,土体刚度... 详细信息

本文基于有限元软件的二次开发,引入双曲线型土体动本构模型和竖向粘性边界条件.针对同一地区五种具有不同性质的黄土,通过有限元建模计算分析水平地震作用下土体刚度对土一结构相互作用规律的影响,得出考虑土-结构相互作用时,土体刚度对地表地震反应和对地表地震反应谱的影响规律,为工程实践和土-结构相互作用研究提供了参考.

关键词：建筑物结构地基土层土层刚度相互作用动本构模型

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