弹塑性理论

摘要： 为满足工程建设的可持续发展,将建筑垃圾中的再生混凝土骨料作为颗粒桩材料用于地基处理形成一种再生混凝土骨料包裹桩,并从理论层面对再生混凝土骨料包裹桩的承载特性展开研究.在考虑桩-土自重应力的条件下,采用极限平衡理论和弹塑性理论建立再生混凝土骨料包裹桩单桩在不同包裹刚度及桩径下的承载力计算公式,并在试验结果的基础上利用强度修正系数对单桩承载力计算公式进行修正.研究结果表明:包裹刚度和桩径是控制桩体承载性能的关键因素,增加包裹刚度和桩径能显著改善再生混凝土骨料包裹桩的承载性能.最后引入已有研究实例将本文计算方法展开应用,计算结果较实测值接近.

摘要： 考虑蠕变和中间主应力的影响,基于巷道变形稳定后围岩的峰值应力应为一定围压下岩石的长期强度的观点和统一强度理论,同时考虑围岩峰后阶段的应变软化和扩容特性,求得了围岩变形分区的弹塑性解析解.最后通过实例分析了蠕变和中间主应力对围岩应力、位移和塑性区半径的影响.研究表明:当忽略蠕变的影响时,一定程度上高估了围岩岩性,塑性区半径的理论结果仅为3.05m,与现场实测结果5.5m相差较大,当考虑蠕变的影响时,塑性区半径的理论结果为5.68m,接近于实测结果;验证了围岩的位移及塑性流动区半径随中间主应力增大而减小的性质,在设计支护时可适当考虑增大中间主应力.研究结果可为软岩巷道的支护力学计算及支护方案设计提供参考.

摘要： 大强煤矿通过超声波围岩裂隙探测仪测量声波在岩体内传播的速度,以此研究岩体的物理力学性质及应力状态.结果 表明:松动圈厚度在巷道开挖0～20d时,加速增大;在开挖20～ 50d时,恒速增大;在开挖55～70d时,第二次加速增大.松动圈随时间、距离逐渐增大,最终超过300 cn的范围,因此,大强煤矿属于Ⅵ类围岩,支护应采用以锚网喷为基础的复合支护.

摘要： 为研究辅洞与隧洞主洞相交的三岔口区围岩稳定性,基于弹塑性理论圆形孔口应力计算方法,推导出深埋隧洞三岔口围岩稳定性计算理论.研究结果表明:当辅洞与隧洞主洞夹角(α)为90°时,三岔口区围岩垂直应力σh达最大值,且σh随α和侧压力系数λ减小而减小;随着塑性圈半径R0减小,σh逐渐增大;由三岔口围岩到深部围岩,其应力集中系数K呈下降趋势;随着α增大,K也逐渐增大,直至α=90°时,K达到最大值;随着围岩等级降低,破坏深度Q逐渐增加,Ⅰ～Ⅳ级围岩三角区破坏深度递增趋势不明显,Ⅴ级围岩中破坏深度呈指数形式增加;当α一定时,理论最大等效跨度Ltmax仅与隧洞尺寸有关,极限等效跨度Lpmax还与Q有关;通过理论计算划定辅洞修建跨度的安全范围与极限范围.

摘要： 为解决传统弹塑性力学理论在计算时未考虑实际围岩卸载时的扩容效应导致的位移设计值预测误差较大的问题,通过考虑不同应力状态下围岩损伤扩容系数的不同,建立圆形隧洞开挖松弛位移的分层总和法理论计算方法,提出以洞壁处围岩损伤扩容状态为控制值的围岩开挖位移预警值计算方法.结合分水江引水隧洞工程实例,对不同围岩级别、不同埋深、洞壁围岩的不同扩容效应(即不同支护状态)时圆形隧洞开挖后洞壁围岩位移变化规律进行分析,提出以圆形隧洞为基础的围岩预警值理论计算经验公式.由实际应用结果表明:考虑扩容效应的围压位移分层总和法计算值比弹塑性理论计算值大3倍以上,计算结果更符合实际情况.

摘要： 为预测木材复杂的受力行为,在弹塑性理论和连续介质损伤力学的框架内建立了木材三维弹塑性损伤本构模型.采用Hill屈服准则和Vote强化模型描述木材受压硬化行为;通过修正后的Hashin破坏准则和指数型损伤演化模型控制木材受拉、受剪的损伤演化过程.基于应变增量法求解本构模型的数值解,并采用Newton-Raphson迭代法求解塑性应变.通过编写用户自定义子程序(UMAT)将本构模型嵌入商业有限元软件ABAQUS,并根据试验结果对本构模型进行了验证.针对木材顺纹和横纹受压试验的数值模拟结果表明,该模型可以有效地描述木材的受压非线性硬化行为.针对木材斜纹受拉试验的数值模拟结果表明破坏准则可以较为准确地识别木材在横纹拉应力和顺纹剪应力作用下的破坏模式,损伤演化模型可以合理地控制木材的损伤演化过程.

摘要： 为了实现对中密砂工程受荷变形的准确预测,基于岩土材料宏观弹塑性理论框架和三轴试验结果,分析中密砂变形、强度的影响因素和特征,建立适应的屈服准则、硬化法则和流动法则.研究结果表明:(1)中密砂的三轴力学特征对围压较为敏感,随围压增大,应力-应变曲线形态逐渐变化,线性段斜率和峰值强度增大,软化段减弱并消失,体积应变-轴向应变曲线线性段斜率基本无变化,体积剪胀程度减小,高围压试验结束时体积应变相对初始加载时仍处于剪缩状态;(2)考虑中密砂的围压效应和剪切破坏,采用第三主应力和等效塑性剪应变增量表达塑性内变量,峰值点处塑性内变量大于0.5,相对岩石更为滞后;(3)弹性模量随围压呈指数型函数规律增大,泊松比近似为常数;(4)塑性变形过程中最大主应力和最小主应力近似符合线性规律,内摩擦角近似线性增大,黏聚力先增大后减小并符合指数类函数特征;(5)剪胀角在低围压下随塑性变形逐渐减小,高围压下先增大后减小,高围压下剪胀角低于低围压;(6)数值曲线与试验数据吻合度高,可表达中密砂围压效应和塑性演化机制,适用于对应力状态敏感的中密砂的精确计算.

摘要： 为了确保刘家沟铁矿井下作业人员安全,采用弹塑性理论和数值模拟2种手段分析地下采空区稳定性,通过理论分析计算得到顶板出现塑性区的极限跨度为30.28m,目前形成的Ⅰ#、Ⅱ#、Ⅲ#采空区最大跨度为12.2m,采空区未出现塑性破坏;利用FLAC3D软件模拟得到,在自然状态下,Ⅰ#、Ⅱ#、Ⅲ#采空区上方地表未发现塑性区及变形,采空区顶板未发现塑性区,但顶板变形量较小,最大仅为4.2mm,采空区均处于稳定状态,与理论计算结果相互印证.结果对矿山地下采空区治理具有指导意义.

摘要： Three different section form filling specimens of the concrete-partial-filled steel-box composite beam were tested under the action of the symmetric reverse concentrated force to study the normal section bending property.The failure form of the beam was investigated,the load deflection curve and the moment curvature curve were obtained.Based on elastic plastic theory,the calculation formulas of ultimate flexural capacity of composite beams were derived,which was in good agreement with the experimental ones.Results indicated that ultimate flexural bearing capacity of the concrete-filled steel-box composite beams, which had good local stability and large ductility, were improved with 10%-21% than non filling composite beams;the partial section filling type had slightly lower ultimate strength than the whole section filling one and had more practical value under the premise of meeting the requirements of the structure.%为研究部分充填式钢箱-砼组合梁正截面的抗弯性能,对2片全截面填充砼和1片部分截面填充砼的钢箱-混凝土组合梁在对称反向集中力作用下的受力性能进行试验.观察梁的破坏形态,得到荷载与挠度曲线、弯矩与曲率曲线.基于弹塑性理论推导组合梁极限抗弯承载力计算公式,计算值和试验值趋于一致.结果表明:充填式钢箱-砼组合梁比非充填组合梁极限抗弯承载力提高10%~21%,且具有良好的局部稳定性和较大的延性;部分充填式钢箱组合梁的极限强度略低于全截面充填式钢箱组合梁.在满足结构要求的前提下,部分充填砼钢箱梁实用价值更高.

摘要： 本文为了提高低压级组动叶叶根承载能力,基于弹塑性理论,考虑了材料非线性应力应变关系,用非线性有限元方法定量分析了某级动叶叶根在离心力作用下的应力分布.我们发现在叶根和叶根槽的原角应力集中区域已经进入强化阶段或者塑性变形区域,但是尚未到发生破坏的强度极限.这种定量结果可以很好地解释汽轮机叶片应力为什么可以超出屈服极限,并作为设计新型叶片的参照指标.因此基于弹塑性理论的有限元方法可以作为叶片设计的一种重要的辅助工具.

摘要： 岩溶问题一直是困扰工程建设的大问题,对工程地基稳定性有着重大影响,目前对于岩溶稳定性评价都是以假定含溶洞地基产生整体破坏为前提,但工程实践中,许多含溶洞地基的破坏往往是由局部破坏进而发展到整体破坏.本文以昆明新机场项目为依托,运用弹塑性理论,分析合溶洞地基的应力状态,通过格里菲斯(Griffith)强度准则对其进行稳定性分析判别,以验证分析评价结果的可靠性和分析不同方法的适宜性,为类似工程对含溶洞地基稳定性分析评价提供参考.

摘要： 通过锦屏电站工程实践中出现的高地应力问题，通过对地应力级别的判别与影响因素分析，岩爆预测方法与防治控制措施，各种洞室各种硬度岩体的大变形问题的弹塑原理与控制机理等使用一些基本理论来进行分析，高地应力条件下各种大变形问题的弹塑性理论原理和蠕变破坏理论的分析。并探讨工程措施的基本原理与基本处理方法，把高地应力区的几个关键问题进行了初步研究，并总结了几种关键的处理方法，对高地应力区域工程设计与施工提供参考。

摘要： 由于加荷方式不同，土体在复杂应力状态下在各主应力方向上应力-应变关系表现出显著应力各向异性，在常规三轴试验基础上，采用经典弹塑性理论各向同性土体模型对此不能合理描述。通过真三轴试验，总结应力各向异性柔度矩阵规律，结合试验规律进行相应理论研究，用非线性各向异性弹性矩阵代替弹塑性模型的弹性矩阵，用具有各向异性屈服准则的弹塑性模型描述塑性部分，建立非线性各向异性弹性-塑性模型，可以改善柔度矩阵矩阵形态，反映复杂应力状态下土体应力各向异性特征。

摘要： 采用弹塑性理论建立了石油管与模具的力学分析模型，动态模拟了石油管的整个拔制过程，得到了拔制力的动态变化过程，研究了模锥角、摩擦系数、壁厚等工艺参数对拔制力的影响。本文所建立的拔制力分析模型经与实验结果比较，达到了较好的吻合，可为优化模具结构和进行拔制工艺设计提供依据。

摘要： 亚塑性模型起源于非线性张量值函数,没有传统弹塑性理论中相关概念.基于该模型,对于单轴轴对称情况下,引入了一个本构方程,并详细分析了该模型各个参数的变化对结果的敏感性.结果表明,对于无粘性土,一些参数的变化将会导致较大的下沉量,而另一些参数对结果的影响甚微。

摘要： 钢绞线锚索体能够有效地改善混凝土坝体的受力状态,提高坝体的稳定性和抗风险能力,因而在大型水利水电的加固和改建工程中得到了广泛的应用,具有良好的应用前景.但是,关于锚索体的分布形式以及它们之间的相互影响是否降低锚索体的承载能力问题的讨论还不多见.因此,本文试图采用弹塑性理论的方法分析错索体之间的相互的相互作用和相互影响,得出的结论是:锚索体之间存在相互影响,并且距离越近影响越大.因此,在满足设计要求的前提下,在工程施工过程中需要合理地分布锚索体的间距.

摘要： 基于弹塑性理论研究及现场深基点位移观测,本文对岩体锚固的承载结构体系作了深入探讨.提出了岩体锚固的承载结构体系由关键承载结构、次生加固承载结构和准塑性承载结构组成的概念,并分析了三者之间的相互作用关系.借助顶板深基点位移观测,给出了各结构范围的工程界定.最后阐明了工程界定法原理的工程实践指导意义.

摘要： 通过理论推导给出了一个同时适用于实心和空心、圆形和多边形截面的钢管混凝土轴压组合强度统一公式。通过对核心混凝土的有效约束面积的折剪将多边形的不均匀约束力转化为均匀约束力，运用厚壁圆筒的弹塑性力学理论，运用用应力和应变协调推导出了钢管混凝土轴压组合强度计算公式，并对其进行了试验验证。

摘要： 通过理论推导给出了一个同时适用于实心和空心、圆形和多边形截面的钢管混凝土轴压组合强度统一公式。通过对核心混凝土的有效约束面积的折剪将多边形的不均匀约束力转化为均匀约束力，运用厚壁圆筒的弹塑性力学理论，运用用应力和应变协调推导出了钢管混凝土轴压组合强度计算公式，并对其进行了试验验证。

摘要： 本发明公开了一种考虑复合材料弹塑性与损伤耦合的弹塑性损伤有限元算法，属于复合材料力学性能有限元分析领域；以基于后退欧拉积分法则及牛顿迭代求解复合材料弹塑性损伤的模型为基础，通过在初始求解试用应力以及塑性屈服迭代中求解弹性应力时均考虑前一增量步中损伤状态量对当前应力的软化影响，从而在弹塑性求解过程中考虑损伤退化作用，更真实地反映树脂基复合材料在复杂加载条件下塑性行为与损伤之间的相互作用关系。本发明可有效地描述树脂基复合材料弹塑性与损伤的耦合作用关系，可应用于有限元软件中复合材料弹塑性损伤本构模型的开发、新型树脂基复合材料力学性能研究以及相关的复合材料工程结构精细化建模分析等科研及工程技术领域。

摘要： 本发明提供一种基于晶体塑性理论的蠕变疲劳剩余寿命评定方法，包括：通过ABAQUS有限元软件编译基于位错密度的晶体塑性本构方程；确定晶体塑性本构方程的材料参数；对待测材料代表性体积单元进行晶体塑性有限元模拟，获得待测材料在不同蠕变疲劳工况下的力学响应；提取待测材料代表性体积单元在每个循环周次下的累积能量耗散，确定待测材料的局部能量耗散体积占比和待测材料的容许蠕变损伤和容许疲劳损伤；绘制三维蠕变疲劳剩余寿命评定图，计算待测材料的蠕变疲劳剩余寿命。本发明的基于晶体塑性理论的蠕变疲劳剩余寿命评定方法，能够更好地实现材料的蠕变疲劳剩余寿命评定，具有直观、可实施评定、精确度高的优点。

摘要： 本发明公开了一种考虑复合材料弹塑性与损伤耦合的弹塑性损伤有限元算法，属于复合材料力学性能有限元分析领域；以基于后退欧拉积分法则及牛顿迭代求解复合材料弹塑性损伤的模型为基础，通过在初始求解试用应力以及塑性屈服迭代中求解弹性应力时均考虑前一增量步中损伤状态量对当前应力的软化影响，从而在弹塑性求解过程中考虑损伤退化作用，更真实地反映树脂基复合材料在复杂加载条件下塑性行为与损伤之间的相互作用关系。本发明可有效地描述树脂基复合材料弹塑性与损伤的耦合作用关系，可应用于有限元软件中复合材料弹塑性损伤本构模型的开发、新型树脂基复合材料力学性能研究以及相关的复合材料工程结构精细化建模分析等科研及工程技术领域。

摘要： 本发明公开了一种基于弹塑性分析理论的结构可靠性评估方法，其中，包括以下步骤：在矩形加载的模式下，调整水平地震作用下的地震影响系数最大值和反应谱的区间范围，得到地震作用结构的反应范围；运用区间运算来确定结构的非概率可靠度；以及采用区间层间位移角限值法来确定结构地震作用下的目标位移区间，根据目标位移区间，从而确定工程结构的可靠性。本发明根据弹塑性分析理论评估工程结构在地震等作用下的可靠性，根据目标位移区间评估的可靠性，重新设计的工程结构不但最大侧向位移大幅减小，且侧向变形趋于均匀。

摘要： 本发明公开了三维冲击载荷弹塑性弯曲裂纹尖端塑性区的分析方法，综合考虑了冲击作用应力，三维塑性区域边界上冲击正应力与冲击剪应力，用数值解法计算出三维弹塑性弯曲裂纹尖端的动态塑性区，在同样外载荷作用下，三维弹塑性弯曲裂纹尖端动态塑性区随着三维裂纹体厚度的增大而减小，随着三维裂纹体厚度的均匀增大，三维弹塑性弯曲裂纹尖端塑性区尺寸最大值不断减小，减小的幅度越来越小，最终趋于平面应变状态下的弹塑性弯曲裂纹尖端塑性区尺寸最大值。当三维裂纹体几何尺寸相时，三维弯曲裂纹尖端塑性区尺寸最大值随冲击载荷的不断增强而逐渐增大。本发明建立了一个计算三维弹塑性弯曲裂纹动态塑性区的崭新理论模型，能更精确地服务于工程实际。

摘要： 本发明属于计算力学领域，提供了一种结构冲击弹塑性断裂分析的时间间断态基近场动力学方法，该方法将时间间断的思想引入态基近场动力学理论，有效提高了近场动力学显式动力分析的精度和准确预测结构断裂破坏的能力。本发明采用时间间断显式时程积分格式可以有效控制传统时程积分方法带来的虚假数值振荡，采用非常规态基近场动力学模型简便全面地描述了材料在冲击荷载下的复杂力学行为，并通过多种损伤断裂准则有效表征了结构的冲击断裂破坏模式。此外，本发明还采用快速邻域搜索算法构建物质点邻域并更新接触邻域，提升了计算效率。本发明所提出的方法作为一种新的数值求解格式，可以通过简单修改原计算程序实现，降低了数值实施复杂度。

摘要： 本发明公开了一种含酰胺基的单组份室温固化弹塑性硅树脂及其制备方法，该有机硅树脂是以线性聚合物为原料，将含酰胺基烷氧基硅烷和烷氧基硅烷单体共水解制备硅树脂预聚体，硅树脂预聚体再与羟基封端的聚硅氧烷共聚制备羟基封端的具有嵌段结构硅树脂，然后用烷氧基硅烷与该嵌段结构硅树脂在催化剂作用下封端得到；该有机硅树脂具有可室温固化、弹塑性、力学强度佳、电性能好、附着力强的特点，其制备方法简单易操作，适合中试放大和工业化生产。

摘要： 本实用新型涉及碰撞试验技术领域，具体地，涉及一种试验台车及其用于防撞柱弹塑性冲击试验的冲头组件。该冲头组件包括支承机构和固定安装于所述支承机构的一端部的冲头；所述冲头为长条形结构、且背离所述支承机构的一侧表面为用于试验的弧形面；所述支承机构用于安装所述冲头的端部为与所述冲头形状配合的框架结构。采用该冲头组件能够完成北美非平头司机室端防撞柱的弹塑性冲击试验。

摘要： 本发明公开了一种I型裂纹弹塑性理论公式获取延性材料J阻力曲线的方法，通过对I型贯穿裂纹试样完成拉伸或弯曲试验，测得试样的P‑h曲线，带入弹塑性理论公式获取对应任意加载点的试样实时裂纹长度和J积分，采用增量法对J积分结果进行裂纹扩展修正，即可获取材料J阻力曲线。本发明避免了传统测试方法在进行J积分计算时采用塑性因子η

摘要： 本发明公开了一种I型裂纹弹塑性理论公式获取延性材料J阻力曲线的方法，通过对I型贯穿裂纹试样完成拉伸或弯曲试验，测得试样的P‑h曲线，带入弹塑性理论公式获取对应任意加载点的试样实时裂纹长度和J积分，采用增量法对J积分结果进行裂纹扩展修正，即可获取材料J阻力曲线。本发明避免了传统测试方法在进行J积分计算时采用塑性因子η