复合夹层结构频率及损耗因子的计算

频率和损耗因子是粘弹性材料复合夹层结构的两个重要的动力特性指标。本文采用复模量模型模拟夹层粘弹性材料特性的频率相关性,并基于大型通用有限元程序NASTRAN,提出采用模态应变能迭代法及复特征值迭代法求解复合夹层结构的各阶频率及损耗因子。该方法可以应用到大型复杂复合夹层结构中去,具有很好的实用性和较好的准确性。以复合夹层梁为例,进行了理论解析解和数值解的对比研究和优化设计分析。     

简谐波在黏弹性介质中波动传播的应力场研究

得到了简谐波在具有Kelvin模型黏弹性介质中的外行扩散波与内行入射波应力场表达式。将波动在介质中的传播分为外行扩散波与内行入射波两部分,先得到简谐波在弹性介质中波动传播时外行扩散波与内行入射波各自的应力场,结合弹性波理论与黏弹性理论,分别得到了波动在Kelvin模型黏弹性介质中外行扩散波与内行入射波两部分的应力场,并将外行扩散波与内行入射波两部分的应力场分别表示为外行扩散波与内行入射波位移与速度场的表达式,其结果有利于波动理论在黏弹性介质中的应用     

采用Laplace变换分析桩基应力波传播问题

将土体中的混凝土桩基简化为黏滞介质中的一维黏弹性杆,桩顶部受锤头冲击产生内部应力波。根据杆内微元应力平衡条件建立杆中一维黏弹性应力波传播的控制方程,结合桩顶锤头冲击条件和桩底弹-黏性约束条件给出桩基两端的耦合边界条件。对控制方程和定解条件作Laplace变换并求解变换后的常微分方程,得到变换域的应力像函数解析解。采用数值反变换技术将像函数转变为时间域的应力波形。应用此方法可以较方便地分析桩基中应力波的产生、传播、反射及相互作用过程。     

针对砂土应变软化强非线性问题的动态松弛有限元法研究

对于密实砂土峰值后应变软化特性引起的材料强非线性问题,利用常规有限元所采用的隐式算法很难求解,而动态松弛法在求解这类非线性问题方面却具有独特的优势。针对砂土应变软化强非线性问题,将动态松弛法与有限单元法相结合,提出了一种新的动态松弛有限元法。该方法根据动态松弛法的显式特性,由中心差分法导出了动态松弛有限元法的基本控制方程,并实现了对应力-应变空间中整个平衡路径的追踪。将动态松弛法嵌入到非线性有限元程序中,即可对砂土材料应变软化引起的强非线性问题进行有限元数值计算。该有限元程序中,应力更新采用回归映射算法。最后通过对砂土平面应变压缩试验进行有限元模拟,验证了动态松弛有限元法在求解材料强非线性问题方面的优越性。     

地基非线性波动问题中黏-弹性人工边界研究

建立了考虑地基动力非线性效应的波动模拟的二维和三维黏-弹性人工边界条件。引入考虑动力非线性特征的土体等效线性模型中的动模量变化模式,推导了新的平面内法向、平面内切向以及出平面切向的黏-弹性人工边界公式,同时也给出了新的三维法向、切向黏-弹性人工边界公式,并在实际应用中采用等效线性化方法处理,进行了数值算例分析,结果表明,新的黏-弹性人工边界具有更好的精度,可以用于地基非线性波动问题的研究。     

轴对称均匀黏弹性地基中现浇薄壁管桩竖向动力响应简化解析方法

考虑土体材料的黏性阻尼和桩-土纵向耦合振动,建立了轴对称均匀黏弹性地基中现浇薄壁管桩管桩纵向振动的定解问题,采用Laplace变换的方法求得了解析解。对一算例进行了分析,将计算结果与实测波形和有限元进行了对比,三者吻合较好。进一步分析了桩周土和桩芯土黏性阻尼系数对桩顶速度导纳和复动刚度的影响以及桩底土阻尼系数对桩顶速度导纳的影响,得到了各参数对桩纵向振动特性影响的规律     

水对亚临界裂纹扩展的影响

利用Instron1342型电液伺服材料试验机,采用双扭常位移松弛法对花岗岩试件在空气中及饱和水两种条件下进行了亚临界裂纹扩展试验研究,获得了相应的裂纹扩展速率V与应力强度因子KI的关系（KI -V曲线）及亚临界裂纹扩展参数,讨论了两种环境下裂纹亚临界扩展的规律,并对两种环境下亚临界裂纹扩展参数进行了对比分析。研究表明：采用常位移松弛法所测试的两种条件下的lgKI -lgV关系都有很好的线性规律。在双对数坐标空间中,含饱和水试件的lgKI -lgV曲线位于空气中试件lgKI -lgV曲线的左上角,曲线斜率减小,而截距增加。在同一应力强度因子水平上,含饱和水试件的裂纹扩展速度大,说明水能加速亚临界裂纹扩展,与实际相一致。     

Electromagnetic signals generated by the electric polarization during the constrained deformation of rocks

The results of synchronous observations of the electric field on the shallow crustal layers of the Earth’s crust and the microseismic vibrations are presented. On the basis of the coincidence of the statistics of the electric and microseismic pulses of the relaxation type, and, also, the fact that the indicated pulses accompany each other, the conclusion is reached about the unique source of both pulses. The constrained rotation of the structural block during its relaxation is considered as such a source. A mechanism is proposed for the generation of electromagnetic signals, connected with the separation of electric charges as a result of the rapid change in the stress-strain state of the rocks of a complex hierarchic-block structure. A model developed by the authors, for the generation of electromagnetic signals during the relaxation processes in the Earth’s crust of a heterogeneous structure, is presented.     

基于概率松弛标示法的冰川表面流动场计算

利用概率松弛标示法,通过检测冰川裂隙、雪丘等小尺度表面特征的位移计算冰川等非刚性物体的流动场,能够得到较高精度.首先进行了模板尺寸大小对冰川表面的敏感性分析,得出当模板尺寸大小为21×21时相关系数的分布较佳;使用了最大相关法和概率松弛标示法对冰川表面流动场进行计算,对比使用这两种方法的计算结果.概率松弛标示法以周围模板的流动方向为背景场,在候选向量集中选择与背景场一致性最强的向量作为最终结果.使用两景TM影像计算了阿克赛钦湖水系一条冰川的流动场,结果显示,冰川以3~4 m·a^-1的速度沿坡面运动,运动速度矢量平行于主流线.     

应变控制下压实黄土的动三轴试验研究

在动应变控制条件下,对压实黄土进行了应力松弛特性研究,得出应力松弛随湿度、围压、激振频率和初始应变变化的关系。对压实黄土在动应变控制方式下的振陷进行了研究,结果表明：压实黄土的振陷时间很短,振陷量随围压、频率的增加而减小,随着湿度的增加而增加。在试验及理论推导基础上,提出了压实黄土在动应变控制下的动力流变试验模型。研究结论对实际工程中处理压实黄土的振陷,有一定的理论指导意义。