本构模型对软土路基沉降的适用性研究

以安阳某填筑预压处理的软土路基为研究对象,采用有限单元法,分别基于MC、HS和HSS本构模型,研究路基固结变形特性,并将计算结果与现场监测数据进行对比分析。分析表明：采用MC模型计算的固结速度快,沉降量偏大,最终沉降量较监测值偏大超过20%,且荷载对路基的影响范围和影响深度也偏大;采用HS模型计算结果较监测值稍微偏大;采用HSS模型计算的沉降趋势和沉降量与监测值都比较吻合,更适用于软土地基沉降预测。     

金属粉末轧制的力学模型及数值模拟研究

金属粉末轧制工艺能够生产一般工艺难于或无法生产且成分精确、性能优良的板带材,是制取高性能以及特殊用途材料的粉末冶金成形工艺。在粉末轧制工艺的力学行为研究中,传统的数学模型被证明所提供的作用有限,基于有限元方法的数值模拟为此提供了一种灵活高效的途径。基于把粉末体看作是可压缩连续体的假设,根据椭球面屈服准则推导了金属粉末体变形的弹塑性本构关系。采用了合适的本构关系积分算法,并对摩擦模型进行了分析。基于MSC．Marc平台的二次开发工具编制了相关的用户子程序,对铁基粉末的轧制过程进行了三维弹塑性有限元数值模拟。该程序的准确性已在对粉末闭模压制的数值模拟及实验对比中得到了验证。此外,分析了轧制速度、摩擦系数等对轧制力和相对密度分布的影响。     

混凝土动力本构模型研究现状及发展趋势

混凝土结构分析问题中对动荷载下混凝土的动力本构模型研究日益重要。文章对混凝土的本构关系模型的研究现状作了简要的介绍,并对其今后的发展趋势进行了预测。     

周期性半正矢荷载下沥青混合料的粘弹性本构模型(英文)

通过引入应变硬化变量,对Burgers模型中串联粘壶进行了改进,并将改进模型看成是由Van Der Poel模型与改进粘壶串联组成.采用半正矢波间歇荷载模拟实际轮载作用,综合运用流变学和粘弹性力学理论推导了周期性荷载作用下沥青混合料永久变形的力学模型.然后根据3种沥青混合料的室内重复荷载永久变形试验结果,对该模型进行了验证.结果表明:随着荷载作用次数的增加,残余粘弹性应变占永久应变的比例先迅速衰减,而后逐渐趋向稳定,一般仅占2%～3%.荷载间歇时间越长,残余粘弹性应变越小.实际行车荷载的间歇时间足够长,因此残余粘弹性应变可以忽略,从而得到了简化模型.该模型可以很好地描述重复荷载下沥青混合料的永久变形特性.     

冲击载荷作用下混凝土本构模型(英文)

为了更好地设计和分析混凝土结构,对冲击荷载作用下混凝土材料的力学特性进行了研究.将混凝土材料看成实体和微裂纹组成的复合材料,其中实体由粗骨料和水泥砂浆基体组成.假设水泥砂浆基体为弹性的、均匀的和各向同性的.基于Mori-Tanaka理论和Eshelby等效夹杂理论建立了冲击荷载作用下混凝土材料的动态本构模型.同时,进行了混凝土和水泥砂浆的冲击压缩试验.实验表明:混凝土和水泥砂浆都是率相关材料.在相同的冲击速度下,混凝土比水泥砂浆具有更高的承载能力,但混凝土的最大应变低于水泥砂浆材料.不论混凝土材料还是水泥砂浆材料,随着冲击速度的提高,破坏实验后试件的尺寸都逐渐减小.     

TC11钛合金的流变行为及其半经验本构模型

为了更为精确地预测TC11钛合金热变形过程的流变行为,提高TC11钛合金构件的质量,研究建立TC11钛合金半经验本构模型。通过在880~1 020℃的加热试验,建立TC11钛合金加热温度与β相体积分数的关系。通过热压缩试验研究TC11钛合金在温度为880~1 020℃和应变速率为0.01~10s~(-1)条件下的流变行为,建立Arrhenius方程表示的峰值应力本构方程。综合考虑TC11钛合金热变形过程中的软化机制(动态回复和动态再结晶),以及α/β相转变行为和TC11钛合金流变行为的关系,建立了TC11钛合金半经验本构模型:采用分段函数的形式建立动态回复和动态再结晶机制下的本构方程;引入由β相体积分数表示的修正因子,对TC11钛合金本构方程进行修正。结果表明,采用建立的本构模型得到的TC11钛合金流动应力计算结果与试验数据吻合良好,二者在TC11钛合金相变点以上部分的拟合精度达到96%以上。     

混凝土拱坝横缝单元和损伤本构的研究（英文）

研究目的:研究混凝土拱坝多尺度横缝单元和坝体损伤。创新要点:解决了拱坝坝段单元采用不同剖分形式(即多尺度剖分形式)时,在静动力荷载下,拱坝横缝开度和坝体损伤的计算。研究方法:首先建立大尺度交接面单元和小尺度单元坝段自由度耦合,然后建立大尺度交接面单元和大尺度单元坝段横缝单元模型,并对坝体损伤本构的计算进行研究。重要结论:通过对比计算发现,通过混凝土的损伤本构计算的应力峰值和实验结果相同,下降段的应力应变曲线基本吻合。提出的不同尺度横缝单元模型对坝体应力和横缝开度的计算误差在7%以内。     

基于PLAXIS软件的基坑周边既有建筑的变形分析

城市地下快速路网是缓解地面交通网络压力的有效途径。通常沿线周边建筑密集,地下市政管线众多,环境保护要求高。若施工措施不当,可能会导致周边地面沉陷、基坑垮塌、周边建筑物损害、地下管线损害等事故。文章利用有限元数值模拟分析软件PLAXIS,针对盖挖顺作基坑周边既有建筑物,结合基坑支护体系、土体厚度及性质、施工工序等影响因素,有效预判了基坑开挖施工对基坑周边既有建筑物变形的影响,为施工提供了理论依据及控制参考值。     

基于神经网络的杆件拉伸过程本构关系公式拟合

拉伸试验是一个重要的材料力学试验,当杆件材料和截面一定时,拉伸过程的变形和受力满足一定的关系。本文针对低碳钢杆件拉伸问题,根据已有的实验结果,基于神经网络的优化算法原理,建立杆件拉伸过程本构关系公式,为再现实验过程和虚拟实验提供良好的条件。     

颗粒集合体变形破坏特征离散元计算分析

应用离散单元法研究了颗粒土试样在传统三轴压缩、平面应变和直剪3种不同荷载条件及不同初始条件下的变形破坏特性,从微观角度分析了不同条件下颗粒土试样变形的根本物理机理.对不同初始孔隙比、不同围压、不同荷载条件下的试样变形和破坏进行了数值模拟计算分析.结果表明,离散单元法可以准确反映试样的变形情况和局部应变等特性.通过对微观颗粒行为包括颗粒旋转和颗粒平移及局部孔隙率的研究,从细微观角度解释了不同条件下试样的变形特性和局部应变的产生机理,结果显示,荷载条件是影响试样变形破坏模式的重要因素,土的微观行为特性是其宏观表现特性的根本的内在物理原因.     

基于多孔介质湿热迁移的混凝土收缩数值模拟

为了对处于环境温、湿度中的混凝土的收缩变形进行有效数值模拟分析,提出了一种数值解析与有限元分析相结合的方法.根据多孔介质热质传输原理描述混凝土中湿热迁移过程的耦合偏微分方程组,借助Laplace变换及传递函数将其简化为拉氏域内的简单微分方程并求解,然后通过Laplace逆变换得到物理空间内的温度和含湿量.在此基础上利用有限元分析方法得到混凝土湿热耦合收缩变形.该方法克服了其他求解过程中特征值复杂、耦合困难及准确性差的问题,并有效解决了现有有限元软件难以处理湿度应力及变形的难题.以Hundt试验为算例的数值计算表明,模拟结果与试验数据具有良好的相关性.     

基于Matlab的DLA模型的计算机模拟

该文概述了分形理论的产生和DLA有限凝聚模型，分析了DLA模型的计算机模拟方法，并对模型进行了演变讨论，同时给出了模拟效果图。     

条形基础下临坡地基极限承载力影响因素数值模拟分析

按平面应变问题建立有限元数值模型,通过比较有限元解与极限平衡解,检验该数值模拟的计算精度。基于数值模拟计算结果,分析了地基土强度、边坡角、坡顶距、基底接触条件等因素对临坡地基极限承载力的影响。针对纯黏土,提出临界强度、过渡点的概念,建立了临坡地基土体强度与地基破坏模式的定量对应关系。得出边坡角越小,地基土内摩擦角对于临坡地基极限承载力的影响越明显;边坡角越大,临坡地基极限承载力随坡顶距的增长速度越快;纯黏土的qu/(γB)-c/(γB)曲线由曲线段及直线段构成,分别对应地基整体失稳和局部失稳破坏。     

大型螺旋锥齿轮热处理变形的数值模拟与测量

应用计算流体力学软件Flow3D对大型螺旋锥齿轮在淬火过程中的变形情况进行数值模拟,并通过逆向反求和数模比对技术测定实际的热处理变形量,结果表明数值计算与实际测量结果较吻合,数值模拟可以有效地预测热处理后轮齿的变形情况。轮齿的热处理变形具有不均匀性,大端的变形量大于小端的变形量。凸齿面和凹齿面表现出不同的变形趋势,凸齿面主要产生负偏移,凹齿面主要产生正偏移。     

Large eddy simulation for wind field analysis based on stabilized finite element method

In this paper, a stabilized finite element technique, actualized by streamline upwind Petrov-Galerkin (SUPG) stabilized method and three-step finite element method (FEM), for large eddy simulation (LES) is developed to predict the wind flow with high Reynolds numbers. Weak form of LES motion equation is combined with the SUPG stabilized term for the spatial finite element discretization. An explicit three-step scheme is implemented for the temporal discretization. For the numerical example of 2D wind flow over a square rib at Re=4.2×10⁵, the Smagorinsky’s subgrid-scale (SSGS) model, the DSGS model, and the DSGS model with Cabot near-wall model are applied, and their results are analyzed and compared with experimental results. Furthermore, numerical examples of 3D wind flow around a surface-mounted cube with different Reynolds numbers are performed using DSGS model with Cabot near-wall model based on the present stabilized method to study the wind field and compared with experimental and numerical results. Finally, vortex structures for wind flow around a surface-mounted cube are studied by present numerical method. Stable and satisfactory results are obtained, which are consistent with most of the measurements even under coarse mesh.     

Numerical simulation of mechanical behaviors of degradable porous bioceramics with cracks

Hydroxyapatite bioceramics is simulated by using finite element method (FEM).The influences of porosity,hole shape,angle of crack and other parameters on the ceramics are analyzed.The results show that with the increase of the angle between crack and horizontal direction,the stress intensity factor KⅠdecreases gradually,but stress intensity factor K II increases at first and then it decreases.The value of K Ⅱ reaches maximum when the angle between crack and horizontal direction is 45°.KⅠ and K Ⅱ rise with the increase of porosity,and they are almost the same for the circular and hexagonal holes.For elliptical holes,KⅠand KⅡreach maximum when the long axis of ellipse is perpendicular to the loading direction and they reach minimum when the same axis is parallel to the loading direction.Moreover,with the increase of the angle between the long axis and loading direction,KⅠ and KⅡ increase gradually.     

基于ANSYS程序的钢筋混凝土梁非线性数值模拟

采用商用程序ANSYS对不同配筋率的钢筋混凝土梁进行非线性数值分析，以考察不同配筋率对钢筋混凝土梁受弯性能的影响。结合数值模拟分析过程，详细介绍了基于ANSYS程序的钢筋混凝土构件非线性数值分析的关键技术，分析了对不同配筋率的钢筋混凝土粱的刚度变化、破坏特征、截面应力分布、裂缝发展和钢筋、混凝土应力及应变发展过程。     

基于计算机仿真技术的氢原子电子云图模型

先分析仿真的基本特点，并对氢原子波函数的解析解进行探讨，通过数值模拟得出其电子云图的各种模型，有助于理解电子的几率密度与量子力学的基本应用。     

基于网格-无网格模型的软组织形变方法

针对传统软组织形变方法中真实感与实时性难以平衡的问题,提出了一种基于网格与无网格混合的软组织形变方法。在大变形的手术区域采用无网格方法,在小变形的手术区域采用基于质点弹簧的网格方法,充分发挥两者的优势,达到真实感与实时性要求。实验结果表明,基于网格与无网格混合的形变方法具有较高的计算效率,且形变效果较好,能够满足虚拟手术仿真的操作流畅性,增强虚拟手术仿真的真实感。     

Simple shear endochronic equations for finite plastic deformation

~~6.ConclusionsJaumannsrate,FusrateandWusratewereincorporatedintotheendochronicequationstoanalyzesimpleshearfinitedeformation.Incrementalequationsandnumericalsolutionsarepresentedforthreeendo-chronicobjectivemodels.TheresultsshowthatanoscillatoryshearstressresponsetoamonotonicallyincreasingshearstrainoccurswhentheJaumannsrateobjectivemodelisemployedforendochronicmaterials.Theoscillatoryresponseisdependentontheadoptedobjectiverate.ComparedwiththeJaumannsrate,theFusrateandtheWusratesatisfythe…