摘要：基于能带理论的减隔振超结构由于其禁带特性而受到了广泛的关注,其中局域共振禁带对小尺寸结构实现低频减隔振具有重要意义,并被应用于地层土体表面波和体波减隔振。然而目前绝大多数研究集中于各向同性土体。考虑地层土体横观各向同性,研究二维橡胶-混凝土超结构对地铁振动的减隔振特性,对比分析了混凝土半径、橡胶厚度和土体各向异性对超结构全向禁带的影响。在此基础上建立不同方向透射和全尺寸透射模型,验证了弹性波在超结构禁带频率内能够有效衰减。探索了土体各向异性对减隔振超结构性能的影响,能够为地铁临近环境减隔振设计和分析提供参考及指导。

摘要：自然界中的岩土类材料受天然沉积作用影响,往往具有显著的横观各向同性特征。土结构单元在不同方向上的强度和变形的差异是影响大型土木水利工程设计和施工时需要考虑的主要问题,开展岩土材料横观各向同性研究对实际工程结构安全稳定相关研究具有重要的科学意义。在对八面体主应力空间域强度变化与空间滑动面、应力状态三者关系研究的基础上,定义一个反映应力条件与材料特性的综合参数,通过分析该参量与破坏应力、应力状态的关系,明确了该参量的物理意义,并基于空间面强度理论考虑3个主应力空间面发生滑动破坏,假定该空间面上剪应力和法向应力之比为常数,建立考虑岩土材料的空间滑动面随着空间应力域应力条件变化的横观各向同性破坏准则。通过与试验结果对比表明,所建议的基于空间面变化的横观各向同性破坏准则可以较好地反映材料的强度特性,特别对主应力轴发生偏转时应力域的强度预测具有较好的适用性。

摘要：当材性试验数据有限时,为了研究各力学参数的离散性和不确定性对结构性能计算的影响,需要对材料参数采用随机变量建模并基于概率理论构建刚度矩阵的随机模型。为此,首先将随机弹性张量分解为一组基张量和由材料参数构成的随机系数的线性组合,以考虑刚度矩阵各分量间的统计相关性;并利用最大熵原理确定由上述随机系数组成的随机向量的概率密度函数。采用基于Metropolis-Hasting算法的马尔科夫链蒙特卡罗方法用于计算与之相关的概率模型的拉格朗日乘子,并通过Matlab生成材料参数的随机样本。最后采用蒙特卡罗随机有限元法对横观各向同性材料构成的板式结构在不同荷载下的力学行为进行了数值分析。以刨花板材料为典型案例,与试验结果对比,验证了本文方法的效果和实用性。

摘要：板式构件因其自身特殊的几何形状,进行结构分析时,通常采用比实体单元效率更高的板(壳)单元。基于MATLAB编程,对刨花板材料构成的板式结构进行了有限元数值分析与静力荷载试验。首先,将横观各向同性材料本构方程应用于板式构件,得到了以刨花板为代表的三层结构复合材料层合板的力学性能本构关系。其次,介绍了基于Kirchhoff薄板及Mindlin-Reissner中厚板理论的离散Kirchhoff三角形(discrete Kirchhoff triangle, DKT)、离散Kirchhoff四边形(discrete Kirchhoff quadrilateral, DKQ)、离散剪切三角形(discrete shear triangle, DST)单元和离散剪切四边形(discrete shear quadrangle, DSQ)板有限单元的构造方法,并验证了各个板单元有限元数值解与理论精确解的收敛性能;通过将板构件在空间内组装,说明了材料参数及节点自由度在单元局部坐标系与空间整体坐标系间的转换方法。最后,通过对比板结构静力试验测量值与有限元模型数值解,分析了不同板单元对有限元计算结果的影响。结果表明,由于DST考虑了横向剪切作用,对复合材料层合板结构的力学性能模拟具有较好的计算精度。

摘要：为研究横观各向同性岩体边坡与支护结构的相互作用机制,结合高速公路边坡工程,对现场岩样进行分组实验,通过不同层理面走向的岩样进行单轴压缩实验,确定边坡横观各向同性岩体的弹性特征参数。在横观各向同性岩体的应力–应变关系等理论基础上,建立横观各向同性岩体边坡与预应力锚索框架梁相互作用的分析模型,提出预应力锚索最佳锚固角的概念,利用有限元法进行数值分析,对各种横观各向同性岩体边坡的预应力锚索锚固角度以及横观同性岩体边坡与预应力锚索框架梁相互作用进行参数研究,提出层理的方向性对支护结构影响的规律。研究结果表明,所提出的分析模型和方法可为横观各向同性岩体边坡的预应力锚索框架梁支护设计提供了理论依据和工程借鉴。

摘要：目前关于实钻井壁应力分布计算大都基于岩石的各向同性,在实际工况分析中存在误差。该文应用各向异性材料力学理论,将层状地层简化为横观各向同性岩石材料,建立了各向异性地层井孔周围应力计算模型。应用弹性力学广义平面应变问题的复变函数解法,结合井孔周围受力边界条件及相关坐标转换,得到横观各向同性地层斜井壁围岩应力解析解。对井壁围岩主应力影响因素的分析表明,层理面弹性参数、层理面倾角、水平原地应力比和井斜角方位角对井壁应力分布均会造成影响。在进行层理性地层井壁稳定分析时,应格外注意层理面倾角、原地应力比以及井斜参数的影响。该结果对现场施工设计有很好的指导意义。

摘要：层理状岩石的变形具有各向异性和弹塑性耦合的特点。推导出各向异性岩石弹性变形参数是塑性应变和加载角度的函数。在此基础上,设计并完成具有明显层理状结构的泥质板岩的三轴循环加卸载试验。试验结果表明:泥质板岩的视弹性模量随塑性应变的增大呈指数规律衰减,视泊松比随塑性应变的增大而增大。提出2个经验函数来分别描述视弹性模量、视泊松比与岩样轴向塑性应变、加载角度间的关系,并获得经验函数中相关参数值,据此绘制视弹性模量随加载角度和塑性应变变化的三维空间曲面图。弹性变形参数的各向异性程度随塑性应变的增大而降低。

摘要：基于饱和地基多孔介质理论,考虑了水土的惯性及耦合作用,研究了横观各向同性饱和地基的稳态振动问题。利用Hankel变换,得到饱和土的位移、应力、孔压的积分形式的解,由此利用数值Hankel逆变换给出了数值算例,最后讨论了横观各向同性饱和地基各向异性对地表竖向振幅的影响。

摘要：基于Biot固结理论,考虑了土体和孔隙流体压缩性,通过对控制方程的解耦,得到在横观各向同性饱和土体中圆形隧洞边界上作用随时间变化的轴对称荷载或流体压力所引起的应力、位移和孔隙水压力场在拉普拉斯变换域中的解析表达式,运用拉普拉斯数值逆变换进行算例分析,得到在时间域中的解,讨论了单级加载和循环加载对计算结果的影响,并与瞬时加载条件下的结果进行了比较。同时也分析了土体的横观各向同性性质对应力、位移和孔隙水压力场的影响。

摘要：为了建立能同时反映成层地基土横观各向同性和非饱和特性的本构模型,通过理论分析和系统的室内试验,对横观各向同性非饱和土的力学特性和本构模型做了深入系统的研究。首先,以非饱和土力学和弹塑性理论为基础,建立了横观各向同性非饱和土的增量非线性本构模型;其次,进行了多种应力路径的非饱和土三轴试验,揭示了横观各向同性非饱和土的力学特性与水量变化特性;再次,分析研究了模型参数随应力状态的变化规律,提出了相应的数学表达式;最后,通过不同条件的非饱和土试验,初步验证了本文所建立本构模型的合理性。研究成果可为天然成层地基和大面积填土工程设计提供科学依据和理论支持,丰富和发展非饱和土的本构模型。