摘要：恒阻大变形锚杆具有高恒阻力、大变形和高吸能的优良特性,它在巷道、隧道和边坡工程的加固和监测中具有广泛的应用。从恒阻锚杆的特性分析出发,建立了恒阻大变形锚杆的非线性力学模型,该模型能够将恒阻锚杆的力-位移曲线的上升段和黏滑段统一起来,能够更完整地对恒阻大变形锚杆的力学行为进行描述,并且用无量纲方法对影响恒阻大变形锚杆力学行为的4个参量Ω、ζ、μd和f进行了分析,得出各个参量对系统黏滑阶段的恒阻力均值、振幅、振动周期和主振频率的影响特征。基于有限元数值模拟方法对该非线性模型进行了计算验证,证明了建立的非线性力学模型的正确性,并探究了恒阻体体积模量、套管体积模量和拉伸速度对恒阻大变形锚杆的恒阻黏滑行为的影响特征,为恒阻大变形锚杆后续的优化设计和工程应用提供了理论依据。

摘要：在基础建设过程中,以粉细砂为填筑材料的地基在上覆荷载作用下可能发生软化现象。为探究饱和粉细砂应变软化规律,基于自动环境三轴试验系统开展合肥粉细砂固结不排水三轴剪切试验,分析不同围压下粉细砂应变软化特征,揭示其软化机理。研究结果表明:合肥粉细砂不排水剪切应力-应变曲线呈明显驼峰型软化特征;围压对于其应力-应变曲线影响显著,其峰值偏差应力及对应的峰值应变与固结围压呈正相关,偏差应力峰值与固结围压关系可用线性函数(σ1-σ3)p=0.637σ3+255.5拟合表述,拟合决定系数R2达到0.983,应变峰值与固结围压关系可用线性函数εp=0.0031σ3+5.45拟合表述,拟合决定系数R2达到0.982;剪切过程粉细砂试样产生剪胀现象,使得土体结构逐渐破坏,进而发生应变软化现象。通过在沈珠江院士提出的驼峰形双曲线型公式上添加新的边界条件以简化模型参数,构建了合肥粉细砂应变软化修正双曲线数学模型。该模型对合肥粉细砂应力-应变软化曲线的拟合效果良好,为安徽地区地下工程设计与施工提供重要依据。

摘要：飞艇蒙皮为多功能层压织物材料,力学行为呈现复杂的非线性,合理表征其非线性的力学模型对飞艇结构设计与分析至关重要。本文对飞艇蒙皮材料试件进行了7个应力比双轴拉伸试验,基于正交异性材料模型,采用应变残差平方和最小方法计算弹性常数,建立线性力学模型;根据试验数据建立应力弹性常数响应面,建立以应力为变量的完整三次式非线性力学模型。并根据此力学模型建立飞艇蒙皮材料有限元分析模型,通过数值模拟七种应力比下的双轴拉伸试验,分析结果的应力分布和分缝位移与试验现象一致。将分析得到的应力-应变曲线与试验结果进行对比,两者能很好的吻合,表明非线性力学模型及分析方法适用于飞艇结构分析。

摘要：土壤行为的变化过程直接受触土部件结构的影响,研究不同表面推土板作用下土壤动态行为的变化规律和影响因素对于触土部件的优化设计具有重要意义。根据液桥对土壤微观力学结构的影响,在传统离散单元法理论的基础上,建立了土壤颗粒接触非线性力学模型,并对光滑和波纹形表面形态推土板前端土壤的动态行为进行了离散元模拟。结果表明:离散元模拟不仅准确再现了实验中表面形态对板面前端土壤动态行为影响的定性和定量结果,而且通过离散元细观分析从土壤内部土壤颗粒运动合理解释了土壤宏观形态的变化规律以及推土板表面形态对土壤动态行为的影响,即波纹形表面使板面前端土壤波动频率变大,而波动幅度变小。该研究为土壤-机械相互作用分析提供了新的研究思路和手段。

摘要：地下厂房岩锚梁接触面是岩锚梁整体结构薄弱环节,建立合理的接触面模拟方法是岩锚梁有限元数值分析的重要内容。针对地下厂房岩锚梁与围岩接触问题,分别构建模拟岩锚梁与围岩接触面非线性特征的有限元数学模型和力学模型。在Desai薄层单元基础上,推导岩锚梁接触面单元有限元数学模型,该数学模型形式简单,便于有限元计算;结合非线性弹性理论和弹塑性理论,提出岩锚梁接触面3维非线性力学模型,该力学模型能够模拟岩锚梁接触面弹性阶段的非线性现象和塑性阶段的损伤软化现象。针对岩锚梁接触面闭合、张开、剪切滑动等变形特征,提出考虑接触面黏结、开裂、滑移现象的分段式抗滑安全系数。详细论述了所提模型的有限元实现方法,并据此编写了有限元程序。将本文模型应用于某地下厂房岩锚梁有限元分析计算中,与接触面等效连续模型相比,所提模型计算得到的岩锚梁梁体应力稍小,荷载更多的是由长锚杆承担,梁体的整体变形量增加了2~3 mm,说明接触面的存在使得岩锚梁整体稳定性降低,岩锚梁接触面处的安全系数也稍小,局部出现拉裂损伤,与实际工程岩锚梁接触面开裂现象相吻合,说明所提模型能够合理反映岩锚梁接触面非线性接触特征。为地下厂房岩锚梁稳定分析提供了一种有效的有限元分析方法。