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为研究地震时高路堑黄土边坡破坏的细观力学过程,以黄土地区某高速公路边坡为例,在野外工程地质勘察和室内试验基础上,用强度折减法对开挖后的高路堑黄土边坡的初始状态进行分析,进而对该高路堑边坡采用PFC2D建立数值计算模型,模拟边坡地震响应全过程;通过分析地震响应过程中颗粒的位移、配位数、孔隙率、应力和应变率等关键要素,从细观层面揭示边坡的失稳过程。结果显示,通过该方法能够再现地震作用下滑坡的细观物理力学过程,涵盖了边坡的破坏模式和破坏过程,以及应力应变等时空演化规律。研究结果对于认识地震作用下高路堑黄土边坡的破坏机理具有重要意义。 相似文献
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《地震工程与工程振动》2015,(1)
混凝土宏观力学行为由其细观结构形式决定。考虑细观非均质性的影响,将混凝土看作由骨料、砂浆基质和界面过渡区组成的三相复合材料,其中骨料为弹性体,砂浆基质及界面过渡区的力学性能采用耦合材料应变率效应的塑性损伤本构模型来描述。为探讨界面过渡区对混凝土动态力学行为的影响,对不同加载速率下双边缺口混凝土试件的拉伸力学行为、混凝土梁弯拉破坏行为及混凝土试件单轴压缩力学行为进行了数值研究。数值结果表明:当加载速率较小时,界面过渡区的力学性能对混凝土动态破坏模式和宏观力学性能有显著的影响;而当加载速率(名义应变率50/s,如冲击载荷)很大时,混凝土动态破坏模式基本不受界面过渡区力学性能的影响。 相似文献
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堆石料颗粒形状较为复杂,且存在明显的颗粒破碎特征。为剔除颗粒形状对堆石料动力特性的影响,在不考虑颗粒破碎的情况下,采用玻璃球模拟堆石料进行动三轴试验,分析了试验围压对玻璃球动弹性模量的影响。基于动三轴试验成果,开展了细观数值模拟研究。研究表明：玻璃球的动弹性模量变化规律与堆石料的基本一致;三维颗粒流方程能较好地模拟该材料的动弹性模量特性;随着粗细颗粒直径跨度增大,试样级配关系增强,最大动弹性模量随之增大;细颗粒直径变小和粗颗粒直径变大都将引起最大动弹性模量的增大。试样的动弹性模量随着细观剪切模量的增大而增大,近似为幂函数关系,动应变降低。 相似文献
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《地震研究》2016,(1)
从岩石材料细观非均匀性特点出发,运用连续介质损伤力学理论,推导了岩石材料细观损伤本构关系式。以ANSYS二次开发平台为主体,基于细观损伤力学,提出基于宏观均质假定的等效损伤单元来模拟隧道洞口段岩质边坡的损伤开裂过程。计算结果表明:在细观方面边坡损伤破坏是个不断损伤的过程,在地震荷载作用下,边坡结构首先会出现微裂纹,随着地震动时间增加,已出现的微裂纹逐渐扩展形成可见的裂缝,最后形成连续的损伤区域;尤其在隧道拱顶上方形成连续贯通的损伤区域,可看出拱顶已完全破坏,给隧道安全运行带来不利影响,因此在设计施工时要对拱顶上方进行加固处理。该计算方法和分析成果可用于同类复杂结构的损伤破坏分析。 相似文献
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温压条件下岩石破坏前后的力学性质与波速 总被引：9，自引：1，他引：9
在温压条件下,对大理岩和砂岩进行了全过程应力应变试验,研究了温压条件对岩石的极限强度,残余强度,剪切破裂角的影响,以及岩石破坏前后的弹性模量与波速的变化。得到了在温压条件下,岩石变形全过程中有关弹性参数和力学性质的变化规律,并进行了简要分析。 相似文献
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基于软件ABAQUS的二次开发平台,引入Byrne修正的Martin和Finn孔压应变模型,并与土体动力黏塑性记忆型嵌套面模型相结合,通过编制Fortran子程序,嵌入到软件ABAQUS中,实现了软件ABAQUS的有效应力算法,对南京片状细砂土的不排水循环三轴试验进行三维数值仿真。通过与循环三轴试验结果的比较,发现数值模拟结果基本上能再现南京片状细砂的不排水循环特性,如不排水循环三轴试验的动应力?应变关系、应变累积、应变软化等;且数值仿真结果较好地反映了试验结果的振动孔压发展特征。研究的意义在于理想三维数值模拟试验能够突破常规的室内土工试验能力及其局限性,这为今后饱和砂土不排水循环特性的宏、细观机理的进一步研究奠定了基础。 相似文献
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饱和混凝土单轴拉伸动态统计损伤本构模型 总被引：2，自引：0，他引：2
饱和混凝土中孔隙自由水的存在对材料的力学性能有显著的影响,动态工况中主要表现为自由水的粘性效应,且该效应随细观损伤引起的微裂纹密度的改变而变化。本文结合太沙基“有效应力原理”,建立了饱和混凝土考虑动态应变率效应的单轴拉伸统计损伤模型,将材料宏观力学性能同细观损伤机理有机地结合起来,综合考虑了动态条件下惯性效应和自由水粘性效应的影响,认为材料自身的惯性效应引起材料破坏形态以及细观损伤演化过程的改变;水的粘性效应则调整了混凝土基体的受力状态。通过算例和试验结果比较,表明该模型可预测等应变率加载情况下饱和混凝土材料均匀损伤阶段的动态拉伸本构行为,形象地描述了饱和混凝土材料动态损伤演化机制。 相似文献
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地震作用下节理岩质边坡稳定性影响因素研究 总被引：1，自引：0，他引：1
汶川地震灾害调查表明,在基岩山区地震滑塌主要发育在局部强度相对较大、节理较发育的厚层或块状岩体中.以岩石中含两组节理的岩质边坡为例,输入实际的地震记录,采用离散单元法进行数值模拟,分别探讨坡高、地震烈度、坡角及节理倾角组合对节理岩质边坡稳定性的影响.结果表明:地震作用下坡体中质点的加速度、速度具有高程放大效应;节理岩质边坡稳定性随着坡高、坡角和地震烈度的增加而降低;两组节理不同组合的岩质边坡,其稳定性变化较为复杂,受节理倾角与坡角的关系、节理的倾向、两组节理之间夹角等因素的影响.节理岩质边坡在地震作用下是受拉区逐渐向受剪区扩展而最终导致边坡失稳破坏,是受拉和受剪的复合破坏.上述初步结论为评价山区节理较发育的岩质边坡在地震作用下的稳定性提供一定的依据. 相似文献
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随着高墩大跨桥梁的广泛应用,其抗震问题也越来越突出。本文主要考虑轴压比、长细比的影响,进行了6个钢筋混凝土薄壁箱型高墩缩尺模型的双向拟静力试验,以及反复荷载作用下的非线性分析。研究表明：①钢筋混凝土薄壁箱型高墩柱在多维荷载共同作用下,主要发生典型的弯曲破坏,但剪切作用也不容忽视;②墩枉的破坏受到不同方向耦合作用的显著影响,尤其是抗弯刚度小的一侧受到的影响更大,较早就出现开裂,提前进入塑性发展阶段;③非线性有限元计算的滞回曲线、骨架曲线等与试验结果基本吻合;④建立了考虑轴压比、长细比影响的钢筋混凝土薄壁箱型高墩的双向荷载一位移恢复力模型,该模型基本能够反映钢筋混凝土薄壁箱型高墩的抗震性能,可供钢筋混凝土箱型高墩柱及高墩桥梁结构的抗震设计和动力计算参考。 相似文献
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针对在水库堤坝排水边坡混凝土裂纹的抗震性研究中,未考虑岩土体抗剪强度参数的劣化屈服效应以及混凝土裂纹的老化,存在抗震性判断结果准确率较差等问题,提出水库堤坝排水边坡混凝土考虑老化后产生裂纹的抗震性能研究方法。模拟强震下边坡混凝土的开裂破坏过程,根据D-P屈服准则,实现对闸墩混凝土材料的屈服判断。采用薄层整体单元模拟和分离式裂纹单元,实现混凝土裂纹的数值模拟,加载地震波后,获取混凝土裂纹的强震响应规律与破坏特征。实验结果可知,本文方法对坝体位移变化的研究精度高,得到的混凝土裂纹扩展范围更为准。运用本文方法对水库堤坝排水边坡混凝土的抗震性研究准确率以及可信度较高,说明本文方法具有一定的可取性。 相似文献
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Murat Emre Kartal Alemdar Bayraktar Hasan Basri Başağa 《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》2010
In this study, failure probability of the concrete slab on concrete-faced rockfill (CFR) dams with welded and friction contact is investigated under earthquake effects by reliability analysis. For this purpose, Torul CFR dam is selected as an example and numerical solutions are performed by considering combination of reliability analysis–finite element method. 1992 Erzincan earthquake acceleration record is used in the finite element analysis considering deconvolved-base rock input model. In this model, the ground motion to be applied to the foundation base rock is obtained by deconvolution of the free-field surface record. In the materially nonlinear analysis, Drucker–Prager model is used for concrete slab and multi-linear kinematic hardening model is utilized for rockfill. Geometrically nonlinearity is also taken into account. Viscous boundary conditions are defined in the finite element model for both foundation soil and reservoir water. The hydrodynamic pressure of the reservoir water is considered using 2D fluid finite elements based on the Lagrangian approach. Both welded contact and friction contact based on the Coulomb’s friction law are defined in the structural connections. Improved Rackwitz–Fiessler method is used with response surface method in the reliability analysis. The tensile and compression strengths of the concrete slab are utilized in the implicit limit state functions considering various thicknesses. The probability of failure of the most critical points in the concrete slab is obtained. According to this study, the probabilities of failure obtained from the CFR dam including friction contact are lower. When the welded contact is considered in joints, the probability of failure of the concrete slab is 1 due to tensile stress limit state and compression stress limit state only if concrete slab is linear. The most critical probability of failure of the concrete slab appears in the case that the concrete slab is linear and rockfill is materially nonlinear. The probability of failure of the concrete slab decreases if the nonlinearity of the concrete is considered. Also, hydrodynamic pressure decreases the reliability of the concrete slab. 相似文献
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为研究装配式木柱与钢筋混凝土混合结构梁柱柔性节点的非线性力学性能,设计一种木柱与钢筋混凝土混合结构装配节点.利用 ABAQUS软件建立有限元模型,并对节点模型进行单调加载荷载分析和低周反复加载分析,主要研究橡胶硬度和竖向荷载对装配节点的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、承载力及耗能能力等非线性力学性能的影响,并与相关文献对比,验证分析方法的可行性.结果表明:该柔性节点的主要破坏模式有柱脚受压屈曲、受拉抬起现象和橡胶压缩变形破坏.柔性装配节点的承载力、刚度、延性与其阻尼材料的硬度二者呈正比关系.随着阻尼材料硬度提高,可以有效限制柱体侧倾和柱脚抬起现象.当采用71HA 硬度的橡胶材料时其耗能能力较好.同时,竖向荷载对装配节点的阻尼比影响较大,增加竖向荷载可以有效提高该节点的黏滞阻尼比. 相似文献
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Direct finite element method for nonlinear analysis of semi‐unbounded dam–water–foundation rock systems 
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下载免费PDF全文 A direct finite element method is presented for nonlinear earthquake analysis of interacting dam–water–foundation rock systems. The analysis procedure applies viscous damper absorbing boundaries to truncate the semi‐unbounded fluid and foundation‐rock domains and specifies at these boundaries effective earthquake forces determined from the design ground motion defined at a control point on the free surface. The analysis procedure is validated numerically by computing the frequency response functions and transient response of an idealized dam–water–foundation rock system and comparing with results from the substructure method. Because the analysis procedure is applicable to nonlinear systems, it allows for modeling of concrete cracking, as well as sliding and separation at construction joints, lift joints, and at concrete–rock interfaces. Implementation of the procedure is facilitated by commercial finite element software with nonlinear material models that permit modeling of viscous damper boundaries and specification of effective earthquake forces at these boundaries. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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爆炸荷载作用下钢柱的动力响应与影响因素分析 总被引：4，自引：0，他引：4
采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,建立钢柱有限元模型,模拟爆炸荷载作用下钢柱的动力响应,并对影响钢柱动力响应的主要因素进行数值分析。考虑了不同爆炸荷载、材料失效应变、单元网格密度、柱高、柱截面尺寸和柱承担的轴向压力等参数的影响。通过对钢柱动力响应时程曲线进行分析,研究爆炸荷载作用下钢柱响应特性及其破坏机理;通过分析,得到各参数对其动力响应的影响规律。分析结果表明：增大柱的截面尺寸,能够降低柱跨中水平位移;增大柱截面高度,能有效地提高钢框架柱的抗爆承载力;在钢柱抗爆设计中,应控制其所承受的轴向压力大小,轴压比值不宜超过0.3。 相似文献
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为研究单层球面网壳结构在多点冲击荷载作用下的失效机理,在ANSYS/LS-DYNA中建立了60m跨度的Kiewitt 6型单层球面网壳结构的有限元模型,将整个网壳结构沿肋杆分成6个不同扇区,沿环杆分成5个不同环区,分别对网壳结构在同一环区和同一扇区受到多点冲击时的动力响应及冲击全过程能量传递的规律进行了分析研究。基于网壳结构失效变形特点,定义了多点冲击荷载作用下单层球面网壳结构的4类失效模式;根据整个冲击过程中能量的传递特点,揭示了单层球面网壳结构每类失效模式所对应的失效机理。 相似文献
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纯弯荷载下厚型钢结构防火涂层破损的试验研究和数值分析 总被引：2，自引：0，他引：2
厚型钢结构防火涂层因其耐火性好、性能稳定而成为最常用的防火保护形式之一,但厚型防火涂层易在地震和冲击等作用下发生破损和脱落,这将影响钢结构的抗火性能。为了认识厚型钢结构防火涂层的破损模式,本文对涂有厚型防火涂料的钢板件进行了纯弯荷载试验,运用有限元分析软件AN SY S对试验全过程进行了模拟分析,并与试验结果相对比。结果表明：受弯构件压区涂层的破损模式主要为涂层-钢板界面破损,拉区涂层的破损模式与涂层厚度有关,当涂层厚度较薄时,主要为涂层内部拉裂,涂层厚度较厚时,主要为涂层-钢板界面破损;涂层厚度越厚,界面破损出现得越早;若在涂层上贴置应变片,会使涂层的界面裂缝和横向裂缝提早出现。 相似文献