考虑应变率影响的单轴受压岩石动态变形过程模拟

针对岩石的动态变形特征,引进Kelvin模型,采用粘性元件和弹塑性元件模型并联的方法,建立岩石单轴压缩的受力分析模型,以此反映加载速度或应变率对岩石动态变形特性的影响。通过探讨岩石动态变形过程的体积变化影响,引进统计损伤理论,建立弹塑性体损伤统计本构模型。进而建立可反映加载速度或应变率影响的单轴受压岩石统计损伤本构模型,并提出其参数确定方法。实例分析表明：该模型不仅能反映岩石强度和弹性模量或刚度随应变率提高而增加的特性,而且能较好地模拟单轴受压岩石的动态变形过程,具有一定的合理性。     

考虑冻融的粉质黏土统计损伤本构关系研究

【目的】研究冻融作用下土的物理力学性质的变化,构建一种同时考虑荷载效应和冻融循环的损伤模型,为预测冻土地基反复冻融作用下的沉降变形提供理论基础。【方法】以青藏铁路沿线常见的粉质黏土为研究对象,制备了20组同一目标含水量(16%)和干容重(1.30g/cm3)的重塑试样,开展了3种正压力(100,200和300kPa)下的直接剪切试验,剪切变形速率控制为0.8mm/min。以粉质黏土的抗剪强度数据为基础,采用3种常用的分布函数(正态分布、对数正态分布和Weibull分布),分析了粉质黏土的抗剪强度分布特征。之后基于Weibull概率密度函数和Lemaitre等效应力原理,推导出三维应力条件下冻土的本构关系;采用Drucker-Prager强度准则反映荷载所致土结构损伤,并选取冻融数次后弹性模量描述冻融循环所致结构损伤,最后提出了一种同时考虑冻融作用和荷载效应的损伤变量,并嵌入冻土损伤本构关系,构建了损伤模型。采用冻融试验数据和三轴剪切试验数据,验证该模型的合理性。【结果】相比于正态分布和对数正态分布,粉质黏土的强度数据更符合Weibull分布规律,曲线吻合程度和最大偏差均最小。验证试验结果表明,构建的损伤模型的计算结果与试验结果的相关系数均高于0.70,说明该模型能够较好地描述粉质黏土冻融数次后的应力应变特征。【结论】成功构建了一种同时考虑荷载效应和冻融作用的损伤模型,这为统计损伤本构关系的研究和有效的工程应用提供了参考依据。     

土体动力反应分析方法的研究

【目的】比较土体动力反应分析方法的优劣,并指出其研究发展的方向。【方法】以动力固结理论和瞬态动力学理论为基础,将物态本构模型引入到动力反应与动力固结相耦合、静应力和动应力变化相耦合、孔压的产生、扩散与消散相耦合的瞬态动力固结方程中,以砂土路基作为数值分析对象,比较了物态本构模型、孔压模型和等效粘弹性分析孔压特性和残余变形特性的差异。【结果】基于孔压模型的等效粘弹性土体动力反应分析是一个平均过程,体现不出某一时刻土体的实际性态,而基于物态本构模型的瞬态动力反应分析反映了孔压的瞬态变化的波动,体现了土体任意时刻的真实性态。【结论】以动力固结和瞬态动力学理论为基础的反应地震过程中,土体物态变化的动力反应分析方法将动力反应与动力固结耦合在一起,能够真正地反映实际土体的真实性态,是一种有发展前景的科学方法。     

预变形Cu本构关系的神经网络模型和Z-A模型

利用Split-Hopkinson bar装置上所得到的变形数据，研究了冲击预变形铜的神经网络本构关系模型以及Zerrrlli-Axmstrong本构关系模型，比较了两种模型对冲击预变形铜在不同热力学状态下流变应力的预测精度．研究表明：神经网络模型的总的拟合度为0．9％，而Zerrilli-Armstrong模型的拟合度为8％；Zerrilli-Armstrong模型相对于神经网络模型精度较低，是由于物理模型把材料内部某些动态变量作为常数处理，而神经网络模型建模训练时已经包含了这些动态变化的因素；通过增加神经网络输入节点数可以扩大神经网络模型的应用范围。     

基于内变量损伤模型的复合材料板的非线性动力响应

基于Talreja复合材料张量内变量损伤模型，建立了复合材料单层板平面应力问题的损伤本构关系，进而获得了层合板的损伤本构方程及非线性动力学方程，且应用有限差分法和迭代法进行求解．数值结果表明，考虑结构的损伤和损伤演化时，结构的非线性动力响应将发生显著的变化。     

黏土弹塑性变形的数值模拟方法研究

在对黏土土样进行典型土力学实验的基础上,根据岩土材料的弹塑性理论,选取适用于岩土类材料的Drucker-Prager准则和与之相关的流动法则,对土样单轴压缩实验采用有限元软件进行数值模拟。模拟与试验结果比较表明:预测得到的屈服面与试验所得破坏面的方位吻合很好,证明所选的土的弹塑性模型是正确的;笔者提出的从土样试验提取模型参数,并根据土样特征选取相应模型进行数值计算的研究方法是可行的,适用用于土工程屈服失效问题的数值计算。     

考虑橫向剪切变形影响非均匀变截面梁的弯曲问题

本文采用提出的阶梯折算法,求出了非均匀截面梁考虑横向剪切变形影响的弯曲问题,求得在任意荷载、一般边界条件下的通解.无论阶梯的个数为多少,问题最后归结为解一个二元的代数线性方程组.本文最后通过实例说明了对于非均匀变截面梁的弯曲问趣在剪力静定的情况下,分解刚度法是一种精确解法.     

基于LS-DYNA的理想弹塑性材料本构关系模型开发基本方法

LS-DYNA是一款功能强大的有限元分析计算软件,软件自身含有强大的材料库,更允许用户添加自定义的材料本构关系模型,用于得到更准确的仿真结果。基于该平台,介绍了该软件与用户自定义材料子程序之间的数据交互关系,并利用弹塑性力学相关知识,分别建立了理想弹塑性材料的弹性本构关系与塑性本构关系,最后通过算例验证了所构建材料本构关系的正确性,并编写了基于LS-DYNA平台的理想弹塑性材料本构关系,介绍了开发的基本方法,为应用自编写复杂本构关系材料的工程仿真提供了基础。     

废玻璃粉混凝土力学性能与应力-应变本构关系

为有效利用玻璃固废材料,将废玻璃粉用作水泥掺合料,制备废玻璃粉混凝土.通过废玻璃粉混凝土力学性能试验,分析了废玻璃粉替代水泥的原理.基于废玻璃粉混凝土破坏机制,探讨了各个力学性能指标变化规律.采用随机损伤本构关系对比分段式本构关系探讨了废玻璃粉混凝土应力-应变本构关系,并且分析了废玻璃粉混凝土损伤演化、脆性指数等变形性能.试验结果表明：随着废玻璃粉取代率的增大,废玻璃粉混凝土脆性指数会微弱减小,其立方体抗压强度、轴压强度减小幅度大于弹性模量和劈裂抗拉强度的降低幅度;废玻璃粉混凝土初始损伤阶段持续时间相对较短,裂缝扩展速率在应变为1×10^-3～6×10^-3之间相对较平稳;分段式本构关系和随机损伤本构关系的计算结果与实测结果吻合良好.废玻璃粉替代水泥,在混凝土材料中有较好应用前景.     

油菜茎秆的粘弹性特性及本构关系的研究

割刀切割茎秆产生的冲击应力波传播到荚果,当应力幅值超过荚果的抗裂极限时,籽粒脱落引起收获损失.油菜茎秆的粘弹性质对应力波的传播具有很大的影响.通过测定油菜茎秆的粘性系数与弹性模量,采用三元件固体模型建立了油菜茎秆的粘弹性本掏关系,并分析了其应力、应变对时间的响应,从而得到了蠕变曲线及应力松弛曲线.为进一步研究茎秆中的应力波的传播规律,设计优化切割器参数以便减小收获损失,提供了重要数据.     

基于投影寻踪原理的云南旱灾评估

目的田间土壤水分状况是灌溉管理的基础,土壤水分的动态变化过程是灌溉预报的重要依据。方法通过监测冬小麦田间不同深度土壤含水量和气象数据,分析了小麦生育期内田间土壤水分动态变化过程及其对降水和作物需水量的响应情况,采用土壤水量平衡模型对土壤含水量变化过程进行模拟。结果小麦全生育期内,根系主要活动层(0~50 cm)中各层土壤含水量为12.00%~34.53%,方差为5.74~34.05。20 cm土壤含水量与冬小麦根系主要活动层(0~50 cm)土壤含水量相关性最好,相关系数为0.96。20和40 cm深度土壤含水量对降水和作物需水量的响应存在12 h滞后。拔节期后冬小麦田发生轻旱和中旱。旬尺度内,土壤水量平衡模型模拟最大误差小于10%。结论在降水和作物需水量共同影响下,土壤深度对土壤含水量变化过程存在影响,且随深度的增加影响减弱;20 cm深度土壤水分与根系主要活动层土壤水分变化过程最接近,可作为土壤水分监测的代表深度;在降水频率P=25%的水文年型下,冬小麦田需要进行补充灌溉,小于1旬时间尺度的水量平衡模型可很好的模拟土壤水分动态变化过程。     

土壤剥蚀率与水流剪切力关系室内模拟试验

为了验证土壤剥蚀率模拟公式,系统地研究土壤剥蚀率与坡度和流量、水流剪切力之间的关系,在较大坡度(3°～30)°和流量(2.5～6.5L·min-1)范围内进行了径流冲刷试验。结果表明:土壤剥蚀率是坡度和流量的幂函数,随着坡度和流量的增大而增加;坡度和流量与土壤剥蚀率之间呈显著相关关系,流量对土壤剥蚀率的影响明显大于坡度;土壤剥蚀率随着水流剪切力的增大而增加,两者呈幂函数关系,利用水流剪切力可以更准确的预测土壤剥蚀率。     

湖北房县烟区土壤重金属含量状况及其与土壤肥力的关系

以湖北房县烟区186份植烟土壤样品为供试材料,研究了植烟土壤重金属含量与土壤肥力的关系。试验结果表明,(1)湖北房县烟区植烟土壤重金属含量状况符合无公害农产品产地环境条件的要求。(2)湖北房县烟区大部分植烟土壤养分变异系数较小,肥力较为均匀。(3)在一定范围内,pH值处于中性偏酸(6.0～7.0)时,土壤的重金属含量相对较低,当pH<6.0时,重金属含量较高;重金属含量与阳离子代换量(CEC)的关系明显,随着CEC值的增加,重金属含量增加;除As元素外,碱解氮的含量越高,重金属的含量越高;随着速效磷和速效钾含量的增加,重金属含量均增加;除重金属As变化不明显外,其他重金属含量均与有机质含量的关系明显,随着有机质含量的增加,重金属含量增加。     

海南高速公路水土保持损益分析

以海南3条高速公路为例,通过水土流失影响指数。对3条公路的水土流失影响进行了定量分析。结果表明,3条高速公路的SWII值表现为0．227（文琼）〈0．289（中线）〈0．310（横线）,横线、中线的SWII值大于平均值（0．2743）,文琼小于平均值。考虑到地形因子对SWII的影响,建议在SWII统计中增加地形因子修正系数。     

微生物对矿山复垦地土壤基质的改良作用

矿产资源的开发利用造成塌陷、挖损、压占、破坏、废弃的土地大约占整个土地总量的30%左右,极大地浪费了土地资源,对其进行复垦以及生态重建已成为我国乃至世界急需解决的问题之一。简要介绍了矿山废弃地的特点以及土地复垦的方法,着重介绍了微生物在矿山复垦地土壤基质改良过程中发挥的作用及其展望。     

破坏山体植被对土壤理化性质影响的研究

以未造林荒草地为对照,对淄博四宝山破坏山体3种林分下的土壤物理性状、土 壤含水量、 入渗能力、养分含量、pH值及电导率进行了测定。结果表明,刺槐林地的土壤物理性状 及持水能 力最好,其次是刺槐黑松混交林、黑松林;无论雨季还是旱季,土壤水分含量表现为刺槐 林>刺槐黑 松混交林>黑松林>荒草地。黑松林地的渗透速度最快,可达荒草地的3.4倍,刺槐黑松混 交林、 刺槐林的渗透能力依次递减。荒草地的土壤养分含量均最低,电导率最大,混交林的全 N、全P、全 K含量均最高;刺槐林的全N、全K含量高于黑松林,但全P含量则相反;电导率和有机质含 量表 现均为:刺槐林>刺槐黑松混交林>黑松林>荒草地。     

含水量对黄土结构强度影响的定量分析

分析了黄土强度的特点和各种影响因素，并以杨陵地区渭河北台原黄土为例，对影响黄土强度的主要因素，即黄土的结构强度和含水量对强度的影响进行了试验研究，探讨了不同生成时代风成黄土的结构强度与含水量的关系，建立了黄土结构强度随含水量变化的回归关系。     

土壤吸湿水测定方法的改进

以土壤吸水湿水常规测定方法为依据，设置新的烘干温度和时间组合。对不同类型土壤样品进行重复试验，其测定结果与常规方法比较，具有测定时间缩短，测定数据重现性好，节能降耗等特点。适于生产、科研批量样品的测定，以及各层次农林院校土壤学课程教学应用。