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考虑压密非线性和残余阶段的岩石损伤本构模型: 2025年; 针对模型无法描述岩石单轴压缩时压密阶段和残余应力阶段的问题,对其进行改进。根据岩石压密阶段至弹性阶段切线模量的变化,建立了可以反映岩石压密阶段非线性变化特征的本构模型。由岩石在压缩过程中能量的变化,引入能量系数λ代替之前岩石损伤比例系数来描述岩石达到残余应力时的变形特性,并赋予能量系数λ具体的物理含义与计算方法,修正原来模型中损伤变量演化存在的不足。采用所建立的模型对几种岩石应力应变曲线进行拟合,得到较好效果,改进之后的模型可以适用于不同岩石。; 李雅婧连瑾冯文林; 关键词：损伤本构模型残余应力

粗粒土三阶状态相关本构模型研究: 2025年; 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。; 郭万里蔡正银朱俊高; 关键词：粗粒土级配本构模型

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: 2025年; 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。; 孙雅珍王龙岩吴昌宇王金昌于阳袁立凡祝奉斌; 关键词：地铁隧道本构模型

基于改进后光滑GZZ准则的弹塑性本构模型在ABAQUS中的数值实现: 2025年; 光滑GZZ(Smoothed Zhang-Zhu)准则是近年提出的岩石三维强度准则,可以合理可靠地描述岩石材料的非线性强度特征。然而,仅有少数有限元软件配备了这一准则,且现有基于GZZ准则的本构模型程序大多在主应力空间进行,在ABAQUS中应用困难。此外,目前基于光滑GZZ准则的数值模拟往往使用关联理想弹塑性模型,忽略了岩石的塑性变形特性和强度非线性。本文改进光滑GZZ准则的塑性势函数,提出基于光滑GZZ准则的本构模型在一般应力空间的数值实现方法,避免主应力转化问题;同时,给出考虑岩石膨胀特性和强度变化的计算方法。最后通过在ABAQUS中编写UMAT子程序实现这一本构模型的计算。经3个算例验证,该模型可直接在一般应力空间进行计算,能体现岩石膨胀特性、强度非线性,数值解与解析解和模型试验结果吻合,具有较高的计算精度。; 武文杰武威邹育麟古浩朱合华; 关键词：岩石力学本构模型数值模拟

冻融损伤石英岩力学特性及损伤本构模型: 2025年; 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。; 侯召旭刘先峰王通张俊张俊张俊; 关键词：冻融循环石英岩

循环荷载下7075高强铝合金本构模型研究: 2025年; 为了描述7075高强铝合金的力学性能,设计制作了3个高强铝合金单调拉伸试件及5个循环加载试件,基于Ramberg-Osgood模型分别对单调拉伸应力-应变曲线及循环加载骨架曲线进行数值拟合,对比分析了铝合金的受拉力学性能与滞回力学性能,标定了高强铝合金的混合强化参数,建立了铝合金的混合强化滞回本构模型,利用ABAQUS软件建立了高强铝合金的数值模型,模拟分析结果与试验结果进行了对比验证。研究表明:7075高强铝合金具有良好的滞回性能,Ramberg-Osgood模型对高强铝合金单调力学性能表现出了良好的适用性;基于混合强化模型的有限元模拟结果与试验结果吻合较好,该混合强化模型及标定参数值可用于铝合金加固结构的抗震性能分析中。; 常召群彭平泽邢国华李锦源韩萌刘伯权; 关键词：循环荷载本构模型有限元分析

230合金高温蠕变变形行为与本构模型研究: 2025年; 为了研究230合金(UNS N06230合金)蠕变变形行为与演化规律,保障热管堆、航空航天等领域中的高温部件的安全运行。开展了230合金在不同温度和应力水平下的单轴蠕变试验,分析了230合金蠕变特性与温度和应力水平的关系,建立了基于Kachanov-Rabotnov模型与θ投影法的蠕变本构模型。结果表明:230合金的蠕变变形特性与温度有很强的相关性,温度为750℃时,存在较明显的蠕变第一阶段;温度为900℃时,蠕变第一阶段基本消失,蠕变变形曲线主要由第二、三阶段主导。Kachanov-Rabotnov蠕变损伤力学本构模型可以较好地描述230合金高温下的蠕变变形行为。研究结果可以为采用230合金的高温设备的长期安全运行提供保障。; 王弘昶侯鑫阳王煦嘉龙瑶李玲石悠李强张宇翾宫建国; 关键词：蠕变本构模型

酸性环境干湿循环作用下石灰岩的物理力学特性及损伤本构模型研究: 2025年; 为探究酸性干湿交替作用对石灰岩物理力学性能的影响,评价石灰岩岩体在此环境中的长期稳定性,以重庆市南川区金佛山甑子岩的石灰岩为研究对象,对中性与酸性环境干湿循环处理后的石灰岩岩样进行质量损失试验、吸水性试验、单轴压缩试验和抗拉试验。结果表明:在同一pH的浸泡溶液条件下,随着干湿循环次数的增加,岩样的质量损失率和饱水率增加;抗拉强度、单轴抗压强度和弹性模量逐渐降低;在相同干湿循环次数条件下,浸泡溶液的pH越低,岩样的物理力学性能损失越严重。基于试验结果,采用损伤理论、Weibull分布、Lemaitre应变等效假说以及M-C(Mohr-Coulomb)强度准则,用二次函数表征石灰岩应力-应变曲线压密阶段的非线性特征,建立并验证了石灰岩的损伤本构模型。; 周文强张翔范翔; 关键词：石灰岩干湿循环物理力学特性损伤本构模型

不同温度下SAP-PVA纤维增强混凝土轴拉损伤本构模型: 2025年; 为研究不同温度下内养护聚乙烯醇(PVA)纤维增强混凝土试件的轴拉力学特性和损伤过程,进行了单轴抗压与拉伸试验,分析了其立方体抗压强度、高温质量损失率、拉伸应力-应变曲线等的变化规律;建立了考虑温度影响的单轴拉伸损伤本构模型,分析了损伤度的变化趋势,揭示了高温下内养护PVA纤维增强混凝土的损伤破坏机制。试验结果表明:立方体抗压强度随着PVA纤维掺量表现为先升高后降低的趋势,PVA纤维最优掺量为0.15vol%,高温下高吸水性树脂(SAP)颗粒释水收缩和PVA纤维的熔化是导致试件质量损失的主要原因;随着温度的升高,拉伸应力-应变曲线下降段逐渐趋向平缓,并出现了短暂的平台区;PVA纤维的掺入能较好地改善混凝土的韧性;建立的损伤本构模型适用于内养护PVA纤维增强混凝土,但仍具有一定的局限性,有待进一步改进。; 谢发祥金子恒曹文豪陈徐东; 关键词：PVA纤维本构模型

锻态18Cr2Ni4WA钢高温变形本构模型研究: 2025年; 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。; 段兴旺贺林峰焦永星王敏; 关键词：热压缩本构模型

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