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考虑局部胶结破损热力学行为的结构性黄土二元介质本构模型
1
作者 王番 郅彬 +4 位作者 刘恩龙 王小婵 邓博团 李金华 张辉 《岩土力学》 北大核心 2025年第1期97-109,共13页
建立考虑局部胶结破损机制的本构模型是黄土力学核心任务之一,是解决黄土工程稳定性分析/评价的关键理论基础。基于热力学方法和岩土破损力学,建立了一个宏-细观热力学本构模型,它能够定量描述局部胶结破损的热力学行为及细观尺度应力-... 建立考虑局部胶结破损机制的本构模型是黄土力学核心任务之一,是解决黄土工程稳定性分析/评价的关键理论基础。基于热力学方法和岩土破损力学,建立了一个宏-细观热力学本构模型,它能够定量描述局部胶结破损的热力学行为及细观尺度应力-应变非均匀分布特征,提高了模型对变形的预测精度,其在数学形式上同剑桥模型类似。首先,通过热力学能量守恒定律,确定结构性黄土压缩变形过程中的结构破损功数学表达式,并发现结构性黄土局部损伤耗散的热力学行为主要来源:(1)破损集合体与未破损集合体之间的相互摩擦作用;(2)未破损集合体向破损集合体转换时,部分细观结构破损的不可逆热力学行为。基于此认识,建立了考虑胶结破损热力学行为的宏-细观本构模型框架,并通过分析结构性黄土变形机制(摩擦+胶结+破损共同作用),确定其自由能、耗散能和破损耗散能表达式;推导了一个考虑体积破损和剪切破损演化规律的损伤屈服函数及本构关系。通过所建立本构关系对已有试验数据进行预测,验证其合理性。 展开更多
关键词 结构性黄土 本构模型 局部破损 热力学 二元介质模型
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冻融循环作用下灰岩和石英岩力学特性及损伤本构模型试验研究
2
作者 刘先峰 王通 +3 位作者 李建国 袁胜洋 侯召旭 张俊 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第1期1-14,共14页
针对季冻区岩体工程中岩石的冻融劣化问题,选取具有代表性的灰岩和石英岩为试验对象,通过冻融循环试验、单轴压缩试验以及SEM扫描电镜试验对岩石的孔隙率、宏-细观破坏特征、力学特性以及能量演化规律进行研究。根据典型岩石的应力-应... 针对季冻区岩体工程中岩石的冻融劣化问题,选取具有代表性的灰岩和石英岩为试验对象,通过冻融循环试验、单轴压缩试验以及SEM扫描电镜试验对岩石的孔隙率、宏-细观破坏特征、力学特性以及能量演化规律进行研究。根据典型岩石的应力-应变曲线,基于Lemaitre平面应变理论和统计理论,将冻融循环作用产生的损伤效应耦合到损伤本构模型中,考虑压密段的影响,根据岩石的损伤本构方程和试验曲线特点分2段拟合本构方程。结果表明:冻融循环作用更易加剧高孔隙率灰岩的风化;随着冻融次数的增加,灰岩和石英岩的抗压强度均服从指数衰减;模型曲线的峰值点与试验曲线的峰值点较为接近,分段损伤本构模型与试验得到的曲线吻合较好,该损伤本构模型以及参数选取是正确可靠的。 展开更多
关键词 岩石工程 冻融循环 力学特性 能量演化 损伤本构模型
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基于有限状态机实现Davidenkov本构模型的研究
3
作者 董正方 李浩杰 +1 位作者 王永锋 金德印 《地震工程学报》 北大核心 2025年第2期351-360,共10页
为解决传统编程方法在实现非线性本构模型时的可维护性差、二次开发困难等问题,基于有限状态机(FSM)原理,提出状态模式驱动和数表驱动的两种编程实现方法;通过对两种编程方法的对比,认为FSM结合数表驱动的方法更适合编写非线性本构程序... 为解决传统编程方法在实现非线性本构模型时的可维护性差、二次开发困难等问题,基于有限状态机(FSM)原理,提出状态模式驱动和数表驱动的两种编程实现方法;通过对两种编程方法的对比,认为FSM结合数表驱动的方法更适合编写非线性本构程序;随后对Davidenkov本构模型滞回曲线进行修正,提出两种滞回曲线构造形式:指向失效点型和指向修正点型。改进的Davidenkov本构模型纠正了“n倍法”模型在失效后,剪应变反向达到上限,而剪应变未进入失效状态的缺点,使得改进的Davidenkov本构模型在模拟土动应力-应变关系时更加合理,尤其是指向失效点模型在多次加卸载作用下,对土体剪切刚度的模拟情况更为精确;为验证基于FSM编制的本构程序具有可维护性强、二次开发简单等特点,依据FSM结合数表驱动的方法编制了Davidenkov及其修正的本构模型程序,以验证该方法的有效性与正确性。 展开更多
关键词 岩土动力学 非线性本构模型 有限状态机 Davidenkov本构模型 二次开发
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耦合应变速率及尺寸效应的3102铝箔本构模型
4
作者 李萍 汪洋 +3 位作者 张百顺 田辙环 祝梦臣 薛克敏 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第1期145-151,共7页
为研究3102铝合金在应变速率与尺寸效应耦合作用下的本构关系,利用单轴拉伸实验获得0.095~0.14 mm厚度的3102铝合金在10^(-4)~10^(-1) s^(-1)应变速率下的真应力-真应变曲线,以此为基础构建了改进的Johnson-Cook本构模型,并利用DYNAFOR... 为研究3102铝合金在应变速率与尺寸效应耦合作用下的本构关系,利用单轴拉伸实验获得0.095~0.14 mm厚度的3102铝合金在10^(-4)~10^(-1) s^(-1)应变速率下的真应力-真应变曲线,以此为基础构建了改进的Johnson-Cook本构模型,并利用DYNAFORM有限元仿真软件对3102铝合金室温拉深成形过程进行模拟预测。结果表明:随着应变速率和厚度的增加,3102铝合金的抗拉强度提高,表现出明显的应变速率敏感性和尺寸效应。利用改进的Johnson-Cook本构模型对真实应力进行预测,其相关系数与平均相对误差分别为0.991%和0.44%;将改进的本构模型应用于有限元仿真分析,通过对比实际成形零件减薄率与模拟预测值发现,二者的最大绝对误差为4.573%,表明改进的Johnson-Cook本构模型能够准确预测相应条件下的真实应力。 展开更多
关键词 3102铝合金 应变速率 尺寸效应 Johnson-Cook本构模型
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冻融单裂隙大理岩单轴压缩破裂机理与疲劳本构模型研究
5
作者 任建喜 王瑞雪 +2 位作者 焦金照 张凡 张琨 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第1期171-178,共8页
为研究冻融后单裂隙大理岩的疲劳损伤力学特性与破裂机理,采用宏观单轴压缩疲劳荷载试验与细观核磁共振试验相结合的方法,对冻融后的单裂隙大理岩进行了宏细观单轴压缩疲劳破裂机理分析。结果表明:周期荷载幅值对岩样疲劳损伤影响显著,... 为研究冻融后单裂隙大理岩的疲劳损伤力学特性与破裂机理,采用宏观单轴压缩疲劳荷载试验与细观核磁共振试验相结合的方法,对冻融后的单裂隙大理岩进行了宏细观单轴压缩疲劳破裂机理分析。结果表明:周期荷载幅值对岩样疲劳损伤影响显著,单裂隙大理岩的疲劳寿命对裂隙倾角的变化不敏感;在周期荷载作用下,大理岩预制裂隙端部产生的微裂纹充分发展,产生局部剪切破坏;细观机理表现为周期荷载振幅越小,大理岩内部微小裂纹的贯通连接现象越显著,岩样的破坏越彻底;通过引入冻融损伤变量,并用循环次数与频率换算代替蠕变时间,基于传统的西原蠕变模型,建立了周期荷载下冻融单裂隙大理岩单轴压缩疲劳本构模型。研究结果可为寒区裂隙岩体边坡稳定性评价及灾害防治提供参考。 展开更多
关键词 冻融循环 单裂隙大理岩 周期荷载 破坏规律 本构模型
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基于纸张本构模型的瓦楞纸板边压强度仿真分析
6
作者 孙德强 李想 +5 位作者 郝乾崇 马毅 李欣怡 宋雅玲 叶润杰 高雪蒙 《包装工程》 北大核心 2025年第1期155-162,共8页
目的采用LS-DYNA软件中的MAT274纸张本构模型,研究瓦楞纸板边压强度有限元仿真计算问题,并结合理论和试验结果验证模型的可靠性。方法参照瓦楞纸板边压强度测试试验标准,使用ANSYS和LS-PREPOST软件建立与此标准相吻合的瓦楞纸板边压强... 目的采用LS-DYNA软件中的MAT274纸张本构模型,研究瓦楞纸板边压强度有限元仿真计算问题,并结合理论和试验结果验证模型的可靠性。方法参照瓦楞纸板边压强度测试试验标准,使用ANSYS和LS-PREPOST软件建立与此标准相吻合的瓦楞纸板边压强度计算的有限元模型;采用边压强度试验及Li的简化公式和Garbowski的改进经验公式,分别得到瓦楞纸板的边压强度;对相关结果进行对比分析,以验证瓦楞纸板边压强度仿真计算模型的可靠性。结果针对B型、C型2种瓦楞纸板,采用以上方法得到其压缩过程及压缩曲线或边压强度的试验、理论和有限元计算结果。结论试验和仿真得到压缩过程中样品的变形模式和压缩曲线,以及边压强度理论、试验和仿真值结果的吻合性,证明了有限元模型的可靠性。这为瓦楞纸板设计应用提供了重要的参考和指导。 展开更多
关键词 瓦楞纸板 纸张 本构模型 边压强度 有限元仿真
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考虑宏观缺陷的混凝土本构模型及含裂缝隧道衬砌动力损伤特性研究
7
作者 孙雅珍 王龙岩 +4 位作者 吴昌宇 王金昌 于阳 袁立凡 祝奉斌 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第1期107-119,共13页
目前对隧道衬砌动力响应的研究多聚焦于完好隧道,较少涉及初始宏观裂缝存在时对隧道衬砌结构弱化作用下的动力响应。为研究含裂缝隧道衬砌动力损伤特性,首先,基于塑性损伤本构,理论推导考虑材料弱化的宏观缺陷-外荷载耦合损伤本构模型;... 目前对隧道衬砌动力响应的研究多聚焦于完好隧道,较少涉及初始宏观裂缝存在时对隧道衬砌结构弱化作用下的动力响应。为研究含裂缝隧道衬砌动力损伤特性,首先,基于塑性损伤本构,理论推导考虑材料弱化的宏观缺陷-外荷载耦合损伤本构模型;其次,将宏观损伤度为0,0.2,0.3和0.4时混凝土试件抗拉强度的计算结果与试验结果进行对比,验证本构模型的合理性;然后,采用地层-结构法对土体-隧道-列车相互作用关系进行模拟,引入无限单元边界吸收模型边界处的应力波;最后,通过在完整衬砌结构上预制深度为3.5,7.0和10.5 cm裂缝,并调整模型中的损伤参数,系统地研究衬砌结构在不同裂缝深度下考虑材料弱化作用的动力损伤特性。结果表明:推导得到的本构模型理论计算结果与试验结果最大误差仅为7.3%,模型合理;在不同裂缝深度下,竖向振动加速度和竖向振动速度均呈现出拱顶>边墙>仰拱的规律,且与行车道距离成正相关;裂缝深度由0 cm增加到10.5 cm,衬砌结构拱顶、边墙和仰拱的竖向振动加速度分别增大8.4%,2.7%和5.3%,竖向振动速度分别增大15.1%,17.1%和16.7%;裂缝深度从0 cm增加到10.5 cm,拱顶、边墙和仰拱的最大主应力峰值分别增加22.3%,15.5%和减小9.12%,拱顶的最大主应力峰值在裂缝深度为3.5 cm时超过了仰拱,说明动应力响应受行车道距离和初始宏观裂缝引起的应力集中共同影响;在3种不同裂缝深度下,考虑材料弱化作用下的衬砌损伤度较不考虑时分别增大0.039,0.130和0.165。 展开更多
关键词 地铁隧道 动力响应 初始裂缝 宏观缺陷-外荷载耦合损伤 本构模型 混凝土材料弱化
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干湿循环后贯通型锯齿状红砂岩节理面剪切本构模型
8
作者 王桂林 王力 +1 位作者 王润秋 任甲山 《岩土力学》 北大核心 2025年第3期706-720,共15页
库岸岩质边坡因受库水位波动影响,节理面受到干湿循环的作用,干湿循环后的节理面剪切强度成为控制岩质边坡稳定性的关键因素之一。目前针对干湿循环后岩体节理面剪切损伤本构等方面研究不充分。以三峡库区红砂岩为例,通过开展不同干湿... 库岸岩质边坡因受库水位波动影响,节理面受到干湿循环的作用,干湿循环后的节理面剪切强度成为控制岩质边坡稳定性的关键因素之一。目前针对干湿循环后岩体节理面剪切损伤本构等方面研究不充分。以三峡库区红砂岩为例,通过开展不同干湿循环次数下红砂岩的节理直剪试验,获得干湿循环作用下红砂岩的强度变形特征,建立了考虑干湿循环效应的修正Iwan节理面剪切损伤本构模型。结果表明:节理试样的剪切应力-位移曲线形态表现为初始压密、线弹性变形、峰前软化、峰后破坏和残余变形5个阶段;通过引入Logistic模型,节理面剪切损伤本构模型能够反映实际的节理面损伤过程,较好地描述规则锯齿状节理面压密阶段剪切变形行为;干湿循环次数与修正后节理面Iwan剪切损伤本构模型参数存在对数关系;通过室内试验,验证了考虑干湿循环效应的修正Iwan节理面剪切损伤本构模型的准确性,该模型能有效预测干湿循环后节理面剪切应力-剪切位移的关系。研究成果可为三峡库区岩质边坡剪切滑移破坏机制研究和灾害防治提供一定参考。 展开更多
关键词 红砂岩 节理面 干湿循环 剪切本构模型
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基于HS与HSS模型的深基坑支护结构变形与受力数值模拟分析
9
作者 郭浩天 孙庆林 +2 位作者 苑成旺 李向群 李继伟 《水利与建筑工程学报》 2025年第1期71-79,共9页
为探究应变硬化(HS)及小应变硬化(HSS)本构模型对深基坑支护结构变形与受力的影响,以长春地区某深基坑工程项目为例,通过室内试验获得HS与HSS本构模型参数,利用有限元软件midas GTS NX对其排桩支护结构水平位移及内支撑轴力进行数值模拟... 为探究应变硬化(HS)及小应变硬化(HSS)本构模型对深基坑支护结构变形与受力的影响,以长春地区某深基坑工程项目为例,通过室内试验获得HS与HSS本构模型参数,利用有限元软件midas GTS NX对其排桩支护结构水平位移及内支撑轴力进行数值模拟,并与实际监测数据进行对比分析。结果表明:长春地区粉质黏土HS与HSS本构模型的参考切线、割线及加卸载模量与压缩模量之间的关系为:参考加卸载模量约为压缩模量、参考切线模量以及参考割线模量的3.6倍;HS与HSS本构模型下排桩支护结构水平位移与实际监测数据之间的变化规律基本一致,均呈现“鱼腹型”,仅在数值上存在差异;HSS本构模型结果与实际监测值对比,排桩水平位移模拟结果误差为1.03%~10.32%,内支撑轴力模拟结果误差为6.48%~14.72%,相较于HS本构模型在反应卸荷条件下粉质黏土特性、支护结构变形与受力方面相对更为准确。 展开更多
关键词 深基坑工程 本构模型 midas GTS NX 数值模拟 粉质黏土
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锻态18Cr2Ni4WA钢高温变形本构模型研究
10
作者 段兴旺 贺林峰 +1 位作者 焦永星 王敏 《太原科技大学学报》 2025年第1期53-57,共5页
在Gleeble-1500热模拟试验机上,对锻态18Cr2Ni4WA钢进行单道次热压缩实验,研究了该钢的高温流变行为。通过采集数据获得了实验温度为(1123~1473)K、应变速率为(0.001~0.1)s^(-1)和变形量为55%的变形条件下的真应力-真应变曲线。以Arrhen... 在Gleeble-1500热模拟试验机上,对锻态18Cr2Ni4WA钢进行单道次热压缩实验,研究了该钢的高温流变行为。通过采集数据获得了实验温度为(1123~1473)K、应变速率为(0.001~0.1)s^(-1)和变形量为55%的变形条件下的真应力-真应变曲线。以Arrhenius本构模型为依据,并充分考虑应变对本构模型的作用,建立了应变补偿Arrhenius本构模型,用以预测其高温流变行为。结果表明:温度的降低和应变速率的增大导致锻态18Cr2Ni4WA钢的真应力增加;通过将所建立本构模型的理论预测数据与实验数据进行对比,发现吻合度较好,说明所建立的锻态18Cr2Ni4WA钢应变补偿Arrhenius本构模型具有较高的预测精度。 展开更多
关键词 锻态18Cr2Ni4WA钢 热压缩 本构模型 应变补偿
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锈蚀Q345B钢力学特性试验及循环本构模型研究 被引量：1
11
作者 杨松 郑山锁 +3 位作者 田忠祥 明铭 徐玉海 王天坤 《工程力学》 北大核心 2025年第2期206-215,252,共11页
钢材锈蚀后的力学性能会发生劣化,已有研究主要关注低碳钢锈蚀后的静力拉伸性能。为研究Q345B低合金钢锈蚀后的力学特性,对22组Q345B钢材试件开展了人工加速腐蚀、单调拉伸与循环加载试验,分析了锈蚀对其单调拉伸和滞回性能的影响,并根... 钢材锈蚀后的力学性能会发生劣化,已有研究主要关注低碳钢锈蚀后的静力拉伸性能。为研究Q345B低合金钢锈蚀后的力学特性,对22组Q345B钢材试件开展了人工加速腐蚀、单调拉伸与循环加载试验,分析了锈蚀对其单调拉伸和滞回性能的影响,并根据试验数据标定与验证了基于Chaboche模型的混合强化参数。结果表明:钢材单拉应力-应变曲线受锈蚀影响明显,各力学指标均随锈蚀率增加呈线性或非线性退化;循环累积损伤与锈蚀耦合作用会进一步加剧钢材变形能力劣化,同时钢材的耗能能力与循环强化作用亦会受到锈蚀影响;基于循环加载试验数据标定的材料混合强化参数,可较好地模拟锈蚀Q345B钢在循环荷载下的滞回性能,为后续在役钢构件及结构的剩余抗震能力分析评估提供支撑。 展开更多
关键词 锈蚀钢材 锈蚀损伤 力学性能 滞回性能 循环本构模型
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高温冻土双屈服面统一本构模型及其验证
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作者 王涛 凡红 +2 位作者 王康任 周国庆 王亮亮 《岩土工程学报》 EI CAS 北大核心 2025年第1期135-143,共9页
高温冻土本构模型是准确计算冻土体应力与变形的关键。基于修正剑桥模型及双屈服面理论,考虑高温冻土黏聚力及内摩擦角的影响,以整体变形ε_v-lnp曲线描述试样变形特征,采用应力路径相关因子修正当前屈服面及参考屈服面硬化参量,建立了... 高温冻土本构模型是准确计算冻土体应力与变形的关键。基于修正剑桥模型及双屈服面理论,考虑高温冻土黏聚力及内摩擦角的影响,以整体变形ε_v-lnp曲线描述试样变形特征,采用应力路径相关因子修正当前屈服面及参考屈服面硬化参量,建立了一个高温冻土双屈服面统一本构模型。结合弹塑性理论推导获得了应力应变关系的增量形式,给出了模型参数的含义与简便确定方法,定义了反映高温冻土当前状态的固结参数及潜在强度,剖析了其与硬化参量之间的相互依赖、相互制约动态循环关系,分析了整个应力路径中的模型状态演化过程,利用试验数据对构建的本构模型进行了验证,结果表明提出的本构模型能够很好地预测高温冻土在常规三轴应力路径下的应力应变行为。 展开更多
关键词 冻土 冻土力学 强度 变形 本构模型
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基于纸张本构模型的蜂窝纸板共面压缩仿真研究
13
作者 郝乾崇 孙德强 +5 位作者 马兴元 李想 宋雅玲 李欣怡 叶润杰 马毅 《包装工程》 北大核心 2025年第3期150-157,共8页
目的基于对纸张本构模型的研究,实现蜂窝纸板共面压缩的准确模拟仿真。方法采用LS-DYNA软件MAT_274_PAPER材料模型,构建蜂窝原纸本构模型。通过不同方向上的拉伸试验测得该本构模型所需蜂窝各原纸的材料参数。通过共面压缩试验得到蜂窝... 目的基于对纸张本构模型的研究,实现蜂窝纸板共面压缩的准确模拟仿真。方法采用LS-DYNA软件MAT_274_PAPER材料模型,构建蜂窝原纸本构模型。通过不同方向上的拉伸试验测得该本构模型所需蜂窝各原纸的材料参数。通过共面压缩试验得到蜂窝纸板共面压缩应力-应变曲线及其相应的边压强度值;利用LS-DYNA软件构建蜂窝纸板共面压缩有限元模型,借此得到边压强度仿真值;根据现有关于蜂窝纸板边压强度的计算方法得到边压强度理论值。结果将不同结构参数蜂窝纸板边压强度的理论、仿真和试验值进行比较分析,误差均在5%以内,证明了仿真模型的可靠性。结论所提的基于纸张本构模型的蜂窝纸板共面压缩仿真模型,考虑了纸张材料具体的力学行为,更接近实际情形,仿真结果更准确。 展开更多
关键词 纸张 本构模型 蜂窝纸板 边压强度 有限元仿真
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冻融损伤石英岩力学特性及损伤本构模型
14
作者 侯召旭 刘先峰 +3 位作者 王通 张俊 袁胜洋 胡金山 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第1期177-185,共9页
西南艰险山区分布有大量岩质边坡,长期冻融作用引起岩体力学性能发生劣化,进一步导致边坡稳定性降低。为研究岩体在冻融作用下的损伤劣化规律,选取某高陡边坡工程的低孔隙率石英岩进行不同冻融循环次数条件下的单轴压缩试验,分析其力学... 西南艰险山区分布有大量岩质边坡,长期冻融作用引起岩体力学性能发生劣化,进一步导致边坡稳定性降低。为研究岩体在冻融作用下的损伤劣化规律,选取某高陡边坡工程的低孔隙率石英岩进行不同冻融循环次数条件下的单轴压缩试验,分析其力学劣化和能量演化规律,并基于能量演化规律提出岩石完全压密点的确定方法,以完全压密点为分段点建立考虑压密段的岩石分段损伤本构模型。研究结果表明:前期冻融循环作用对石英岩的影响较小,当冻融循环次数>40时,石英岩的力学性能出现明显劣化,破坏模式由剪切破坏逐渐向拉-剪复合破坏转变;确定弹性能耗比K(耗散能/弹性应变能)为1.2对应的点为完全压密点,压密应变随冻融循环次数的增加呈线性增大;考虑压密段的岩石分段损伤本构模型与试验数据的匹配度较好,可更准确地描述冻融损伤石英岩的变形破坏特性。 展开更多
关键词 冻融循环 石英岩 力学劣化 能量演化 完全压密点 分段损伤本构模型
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爆破荷载作用下煤岩本构模型参数特性研究
15
作者 张鑫 刘泽功 +4 位作者 常帅 陈响升 薛勇林 朱家亮 宋鑫 《振动与冲击》 北大核心 2025年第5期263-277,共15页
为探究RHT(Riedel-Hiermaier-Thoma)本构模型和HJC(Holomquist-Johnson-Cook)本构模型在深部煤岩体爆破数值模拟中的适用性,首先基于淮北矿区深部原煤对RHT和HJC两种本构模型参数进行了标定;然后通过单孔爆破室内试验和数值模拟对所标... 为探究RHT(Riedel-Hiermaier-Thoma)本构模型和HJC(Holomquist-Johnson-Cook)本构模型在深部煤岩体爆破数值模拟中的适用性,首先基于淮北矿区深部原煤对RHT和HJC两种本构模型参数进行了标定;然后通过单孔爆破室内试验和数值模拟对所标定参数进行了有效性验证,并添加最大拉伸应力和最大剪切应力的复合失效准则对HJC本构模型进行改进;最后基于两种本构模型对不同地应力状态下单孔爆破进行数值模拟,探讨两种本构模型在模拟损伤区范围和破裂形态方面的适用性。单孔爆破数值模拟结果表明:无地应力加载状态下,RHT本构模型和改进的HJC本构模型都能够较好描述压碎区的形成和裂纹区裂纹演化;不同地应力加载状态下,RHT和HJC两种本构模型数值模拟结果均能体现出地应力对裂纹扩展具有制约作用。当围压为0时,理论裂隙区半径为RHT本构模型的1.11倍,为HJC本构模型的1.20倍,两者差异较小;当围压增加到30 MPa时,理论值裂隙区半径为RHT本构模型的1.31倍,为HJC本构模型的4.13倍,两者相差较大,基于RHT本构模型的数值模拟结果与理论值更接近。根据研究结果,RHT本构模型和改进的HJC本构模型均适用于无地应力状态下爆破问题的数值模拟,对于高地应力状态下爆破RHT本构模型应成为首选。 展开更多
关键词 煤岩体 爆破 本构模型 裂纹扩展 裂隙区范围
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湿地湖泊相黏土胶结结构性与各向异性本构模型
16
作者 朱楠 诸葛爱军 +2 位作者 喻志发 朱耀庭 李雨润 《哈尔滨工业大学学报》 北大核心 2025年第3期160-170,共11页
湿地湖泊相黏土由湖泊湿地或古湖泊湿地干缩形成,具有明显的胶结特性、结构性及初始各向异性。为了有效描述湿地湖泊相黏土的应力-应变关系及屈服特性,建立了考虑胶结强度演化、结构性及初始各向异性影响的土体弹塑性本构模型。基于纯... 湿地湖泊相黏土由湖泊湿地或古湖泊湿地干缩形成,具有明显的胶结特性、结构性及初始各向异性。为了有效描述湿地湖泊相黏土的应力-应变关系及屈服特性,建立了考虑胶结强度演化、结构性及初始各向异性影响的土体弹塑性本构模型。基于纯剪切应力路径下胶结强度p′r的变化规律,以及等向压缩条件下屈服面与胶结强度p′r的对应关系,提出了适用于等向压缩、纯剪切及压缩剪切共同作用3种应力状态的胶结强度演化规律;基于修正剑桥模型理论框架,引入了胶结强度演化规律,并考虑体积应变硬化和剪切应变硬化的影响对硬化规律进行改进;引入各向异性参数ηNCL,对p′-q平面进行极坐标变换来反映初始各向异性的影响;采用相关联流动法则,建立了土体的胶结结构性和各向异性本构模型。所有的模型参数均可通过固结压缩试验、三轴试验及K 0固结试验获得。模型预测与试验对比结果表明:所提出的模型能够合理地描述胶结强度及结构性与初始各向异性对土体应力-应变特性及屈服特性的影响,可以有效反映加载过程中土体胶结强度的渐进退化,以及在卸载应力路径下胶结强度对土体抗拉强度的提高作用。该模型考虑了胶结强度特性、结构性和各向异性的影响,可以更好地表征湿地湖泊相黏土的力学响应。 展开更多
关键词 胶结强度 结构性 初始各向异性 硬化规律 本构模型 湿地湖泊相黏土
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岩石蠕变应变能密度演化时效特征与损伤本构模型研究
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作者 刘之喜 赵光明 +2 位作者 孟祥瑞 顾清恒 秦志宏 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第1期153-166,共14页
为了探究岩石单轴蠕变的应变能密度演化规律及其损伤本构模型,利用单轴蠕变-卸载试验,系统性地研究了煤、泥岩、白砂岩和红砂岩4种岩石的蠕变应变能密度演化规律。着重探讨了岩石在蠕变过程中应变能密度的转化与耗散机制,建立了不同脆... 为了探究岩石单轴蠕变的应变能密度演化规律及其损伤本构模型,利用单轴蠕变-卸载试验,系统性地研究了煤、泥岩、白砂岩和红砂岩4种岩石的蠕变应变能密度演化规律。着重探讨了岩石在蠕变过程中应变能密度的转化与耗散机制,建立了不同脆性程度岩石的损伤蠕变本构模型。研究结果表明:(1) 4种岩石的弹性应变能密度随蠕变时间的延长而呈线性减少的趋势,即存在线性衰减特征;(2)结合单轴蠕变-卸载试验结果,提出了一种基于弹性应变能密度线性衰减特征的岩石蠕变应变能计算方法;(3) 4种不同脆性程度的岩石蠕变产生的耗散应变能密度与输入应变能密度随着时间增加而增长,其增长可分为衰减增长阶段、匀速增长阶段以及加速增长阶段;(4)在蠕变过程中,随着蠕变时间的增加,岩石耗散应变能密度占输入应变能密度逐渐增大,在加速蠕变与峰后的临界点达到最大,脆性程度越高加速蠕变与峰后临界点耗散应变能密度占输入应变能密度比例越大;(5)构建了基于应变能耗散的黏弹塑性-损伤耦合本构模型,该模型能够有效描述不同脆性岩石在蠕变过程中的变形曲线。 展开更多
关键词 蠕变 卸载 应变能密度演化 损伤变量 本构模型
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不锈钢材料高温力学性能与本构模型
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作者 邢哲 全坤韬 +2 位作者 毋凯冬 范圣刚 王元清 《东南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期410-417,共8页
不锈钢材料的高温力学性能是研究不锈钢结构抗火性能的基础。不锈钢作为一种高性能钢材,相较于普通碳钢,具有非线性强、无明显屈服点和屈服平台、应变硬化显著以及抗火性能优异等特性。基于一组不锈钢的高温材性试验,综合大量国内外不... 不锈钢材料的高温力学性能是研究不锈钢结构抗火性能的基础。不锈钢作为一种高性能钢材,相较于普通碳钢,具有非线性强、无明显屈服点和屈服平台、应变硬化显著以及抗火性能优异等特性。基于一组不锈钢的高温材性试验,综合大量国内外不锈钢材料的高温力学性能试验结果,对不同牌号的不锈钢进行分组,并给出了较为准确的不锈钢材料力学性能的高温折减系数及相关计算公式。基于我国《不锈钢结构技术规程》(CECS 410—2015)中不锈钢材料的常温本构模型,提出了不锈钢材料的高温本构模型,并利用该组不锈钢材料的高温力学性能试验结果对模型的准确性加以验证。结果显示,该模型预测结果总体相对准确,可为我国后续不锈钢结构抗火性能的研究和设计提供参考依据。 展开更多
关键词 不锈钢 高温 材料力学性能 折减系数 本构模型
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粗粒土三阶状态相关本构模型研究
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作者 郭万里 蔡正银 朱俊高 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第2期234-242,共9页
岩土工程中普遍存在材料空间变异性问题,对粗粒土而言,其空间变异性主要体现在颗粒级配与密度的非均匀分布。然而,经典的状态相关理论只能描述密度与应力水平这两个状态量的影响,建立能综合考虑级配、密度和应力水平的粗粒土三阶状态相... 岩土工程中普遍存在材料空间变异性问题,对粗粒土而言,其空间变异性主要体现在颗粒级配与密度的非均匀分布。然而,经典的状态相关理论只能描述密度与应力水平这两个状态量的影响,建立能综合考虑级配、密度和应力水平的粗粒土三阶状态相关本构模型是精细化模拟的迫切需求。通过引入归一化级配参数来定量表征粗粒土初始级配的变化,在此基础上提出了考虑级配、密度和应力水平影响的等向固结线和临界状态线方程,并结合广义塑性理论,建立了粗粒土三阶状态相关本构模型。验证结果表明,该模型仅采用一套模型参数,就能较好地反映粗粒土在不同级配、不同密度、不同围压条件下的应力应变特性,可应用于粗粒土工程中考虑材料空间变异性的数值分析。 展开更多
关键词 粗粒土 级配 临界状态 三阶状态相关 本构模型
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基于不同本构模型的轨道车辆用橡胶弹簧刚度特性研究
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作者 邓梦君 王喜利 +2 位作者 夏彰阳 张玉祥 罗俊 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第3期165-169,共5页
[目的]轨道交通用橡胶弹簧减振器的结构复杂,主要采用仿真手段预测其刚度特性,但不同的本构模型仿真结果差异较大。为此,对比分析了3种超弹性橡胶材料的应变能密度函数模型(即Yeoh模型、M-R模型、Ogden模型)及适用情形,以轨道交通车辆... [目的]轨道交通用橡胶弹簧减振器的结构复杂,主要采用仿真手段预测其刚度特性,但不同的本构模型仿真结果差异较大。为此,对比分析了3种超弹性橡胶材料的应变能密度函数模型(即Yeoh模型、M-R模型、Ogden模型)及适用情形,以轨道交通车辆转向架中一系橡胶弹簧为研究对象,阐述其安装方式、功能特征、结构组成及性能要求,并从中选优。[方法]建立了一系橡胶弹簧静刚度特性的有限元分析方法,以力-位移曲线的贴合度和刚度偏差作为评价指标,对比分析了3种超弹性橡胶材料本构模型的拟合效果和计算精度。[结果及结论]结果表明,采用Yeoh模型计算得到的仿真值与试验值的偏差较大;采用M-R模型和Ogden模型的偏差较小;Ogden模型的拟合效果和计算精度均为最优。因此Ogden模型更适合用于轨道交通车辆转向架中一系橡胶弹簧静刚度特性的力学性能分析。 展开更多
关键词 轨道交通 车辆转向架 一系橡胶弹簧 本构模型 静刚度特性 有限元分析
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