土与结构间接触面的非线性弹性-理想塑性模型及其应用

将非线性弹性理论与弹塑性理论相结合,对于土与结构间接触面提出了一种非线性弹性-理想塑性模型,用于模拟土与结构相互作用体系的变形与破坏机理。推导建立了这种接触面单元的应力-应变关系和弹塑性系数矩阵,并且讨论了这种模型在基坑开挖与支护分析应用中所面临的数值计算问题。最后针对某一基坑工程实例,应用这种接触面模型进行了数值计算与分析,结果表明,该模型能够较合理地模拟接触面上的变形机理与受力状态。     

岩石统计渗流模型和统计损伤本构模型研究

采用Eshelby等效夹杂方法建立考虑渗流的岩石损伤本构模型是一种有效方法,但相关文献目前还极少。利用细观力学的Eshelby等效夹杂方法, 探索了考虑渗流和损伤的Helmholtz自由比能函数的确定,用连续介质损伤力学方法建立了相应的考虑渗流的岩石损伤统计本构模型,提出了考虑渗流和损伤过程的岩石破坏准则,建议了考虑损伤和应变的岩石渗透系数演化方程。与试验结果比较表明,所建立模型是合理的。     

并行遗传算法对硅藻软岩本构关系的求解

利用并行遗传算法,基于不同条件下软岩三轴压缩实验的实验数据,对正常固结领域和超固结领域硅藻软岩的本构关系进行了拟合,建立了一种新的考虑时间效应的应力-应变-时间本构模型。预测结果分析表明,所建模型很好地反映了硅藻软岩的本构关系,从而验证了该模型并行遗传算法解的合理性和可行性。研究成果在地下空间的利用和开发中具有良好的应用前景,对介于岩石和土之间复杂软岩材料力学特性研究的进一步发展具有重要的参考价值。     

岩土本构模型的数学基础与广义位势理论

对于种类繁多的岩土材料的本构模型,认识其数学基础及假设以及相关的物理意义是深刻理解和正确使用它们的基础。在本文中,揭示了目前在岩土工程中现有的不同类型的本构模型的数学基础和假设及其联系;指出了其基本的问题是其中应力（应变）或者其增量是否为一有势场的梯度矢量。同时涉及到应力与应变及其增量的主轴是否相同;有势场的梯度矢量的旋度是否为零;刚度（柔度）矩阵是否对称及其秩是否为1等。还提出了广义位势理论：可以用唯一的势函数,也可以任意设立2个或者3个其梯度矢量线性无关的势函数,用它们的梯度矢量表示应力（应变）或者其增量及塑性应变增量,用简单的试验确定参数。对于具有极其复杂力学性质的岩土材料,广义位势理论为建立统一的岩土理论模型提供了基础。关 键 词：岩土本构模型;有势场;广义位势理论     

岩石粘弹塑性模型的研究

根据岩石粘聚力在流变中的作用提出了新的流变机理,建立了新的一维粘弹塑性本构模型,推导了相应的一维蠕变本构关系和相应的一维松弛本构关系,并对蠕变实验结果进行了模拟,结果表明该模型能够反映岩石流变的全过程和模拟岩石蠕变中的第三蠕变,可以避免建模中的模型识别过程,反映岩石流变的机理,物理意义明确,适用范围广。实验证明该模型是合理的。     

树根桩加固边坡的稳定性分析与评价

参考树根桩应用于托换工程的设计计算方法,根据树根桩的实际特征,详细地推导了树根桩加固边坡后树根桩与土均质化复合“土体”的本构模型,研究了树根桩应用于边坡加固后的应力场、位移场的变化及边坡的稳定性情况。最后,比较了两种本构模型在评价边坡稳定性方面的优缺点,得出采用复合本构模型评价树根桩加固边坡的稳定性是完全可行的。     

Jaumann率型一维大变形本构关系的双曲线模型

鉴于Jaumann率型本构关系难以得到应力应变全量之间的严格解析形式,采用有限元法研究了一维大变形过程中Kirchhoff应力和Green应变之间的变化规律。首先,基于虚功原理推导了完全拉格朗日描述的大变形有限元方程,然后提出了模拟大变形本构关系的双曲线模型和割线模量处理方法。算例分析结果表明,双曲线模型能够较好地拟合大变形本构关 系。大变形计算本构关系应当考虑初始孔隙比的影响。     

砂土有限特征比模型演化规律与参数试验分析

基于有限特征比理论(FCRT),针对构建的FCRT模型,通过试验寻求砂土变形演化规律及模型参数值;该模型理论计算与试验结果对比表明,二者具有很好的一致性,模型客观合理地描述了传统理论模型难以描述的客观现象—不同内部颗粒尺寸、而相同外部尺寸,砂样的不同变形特征,诸如应力等条件一定时,较粗颗粒砂样应变较大。     

Evolution of induced fabric in a strain space multiple mechanism model for granular materials

The strain space multiple mechanism model idealizes the behavior of granular materials based on a multitude of virtual simple shear mechanisms oriented in arbitrary directions. Within this modeling framework, the virtual simple shear stress is defined as a quantity that depends on the contact distribution function as well as the normal and tangential components of inter‐particle contact forces, which evolve independently during the loading process. In other terms, the virtual simple shear stress is an intermediate quantity in the upscaling process from the microscopic level (characterized by the contact distribution and inter‐particle contact forces). The stress space fabric (i.e. the orientation distribution of the virtual simple shear stress) produces macroscopic stress through the tensorial average. Thus, the stress space fabric characterizes the fundamental and higher modes of anisotropy induced in granular materials. Comparing an induced fabric associated with the biaxial shear of plane granular assemblies obtained via a simulation using Discrete Element Method to the strain space multiple mechanism model suggests that the strain space multiple mechanism model has the capability to capture the essential features in the evolution of an induced fabric in granular materials. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

Bifurcation and generalized mixed loading conditions in geomaterials

The concept of bifurcation has been widely discussed, based, for example, on homogeneous tests in soil mechanics. Essentially two‐dimensional (axisymmetric) conditions have been considered. This paper aims at deriving a bifurcation criterion in geomechanics, independently of the problem's dimension. This criterion is related to the vanishing of the determinant of the symmetric part of the material's (or the discrete system's) constitutive (or stiffness) matrix. The derivation is essentially based on the notion of loading parameters (controlling the loading). Basically, a bifurcation occurs when the existence of a unique solution to the quasistatic problem, involving a given set of loading parameters, is lost. Interestingly, the criterion is shown to be independent of the choice of loading parameters. As a possible extension, the context of structure mechanics is considered, and the close connection between both soil and structure analysis is discussed. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.