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基于有限状态机实现Davidenkov本构模型的研究
1
作者 董正方 李浩杰 +1 位作者 王永锋 金德印 《地震工程学报》 北大核心 2025年第2期351-360,共10页
为解决传统编程方法在实现非线性本构模型时的可维护性差、二次开发困难等问题,基于有限状态机(FSM)原理,提出状态模式驱动和数表驱动的两种编程实现方法;通过对两种编程方法的对比,认为FSM结合数表驱动的方法更适合编写非线性本构程序... 为解决传统编程方法在实现非线性本构模型时的可维护性差、二次开发困难等问题,基于有限状态机(FSM)原理,提出状态模式驱动和数表驱动的两种编程实现方法;通过对两种编程方法的对比,认为FSM结合数表驱动的方法更适合编写非线性本构程序;随后对Davidenkov本构模型滞回曲线进行修正,提出两种滞回曲线构造形式:指向失效点型和指向修正点型。改进的Davidenkov本构模型纠正了“n倍法”模型在失效后,剪应变反向达到上限,而剪应变未进入失效状态的缺点,使得改进的Davidenkov本构模型在模拟土动应力-应变关系时更加合理,尤其是指向失效点模型在多次加卸载作用下,对土体剪切刚度的模拟情况更为精确;为验证基于FSM编制的本构程序具有可维护性强、二次开发简单等特点,依据FSM结合数表驱动的方法编制了Davidenkov及其修正的本构模型程序,以验证该方法的有效性与正确性。 展开更多
关键词 岩土动力学 非线性本构模型 有限状态机 davidenkov本构模型 二次开发
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基于Davidenkov本构模型的三维沉积盆地非线性地震动谱元法模拟 被引量：1
2
作者 巴振宁 赵靖轩 +1 位作者 桑巧稚 梁建文 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1387-1397,共11页
为研究三维沉积盆地内低波速土体非线性反应对近断层地震动的影响,实现基于物理的全过程(震源破裂-地震波传播-复杂场地效应-近地表土体非线性反应)三维复杂场地地震动模拟,在谱元SPECFEM3D程序中进行二次开发,采用目前具有丰富工程应... 为研究三维沉积盆地内低波速土体非线性反应对近断层地震动的影响,实现基于物理的全过程(震源破裂-地震波传播-复杂场地效应-近地表土体非线性反应)三维复杂场地地震动模拟,在谱元SPECFEM3D程序中进行二次开发,采用目前具有丰富工程应用且适用于不同土类的三参数Martin-Seed-Davidenkov本构模型,结合已有的不规则加卸载准则,通过在程序中修改每个显式时间步下的应力增量,实现了土体剪切模量的实时更新和加卸载拐点的有效识别,将土体的非线性特性纳入到三维复杂场地地震动模拟中。首先将建立的三维模型通过施加合理边界退化至一维,与一维非线性动力分析软件DEEPSOIL的结果进行了对比,验证了开发的正确性;进而将开发的程序应用于中国滇西南地区施甸盆地的非线性地震动模拟,并与相应的线性结果进行了对比。结果显示,受土体非线性的影响,施甸地区PGA和PGV较线性结果峰值均降低,且非线性土体对PGV的影响更加明显,较线性结果最大降低约30%;沉积非线性使沉积内部观测点的速度及其反应谱幅值降低,且特征频率向长周期方向移动。 展开更多
关键词 非线性地震反应 三维沉积盆地 davidenkov本构模型 谱元法
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考虑局部胶结破损热力学行为的结构性黄土二元介质本构模型 被引量：1
3
作者 王番 郅彬 +4 位作者 刘恩龙 王小婵 邓博团 李金华 张辉 《岩土力学》 北大核心 2025年第1期97-109,共13页
建立考虑局部胶结破损机制的本构模型是黄土力学核心任务之一,是解决黄土工程稳定性分析/评价的关键理论基础。基于热力学方法和岩土破损力学,建立了一个宏-细观热力学本构模型,它能够定量描述局部胶结破损的热力学行为及细观尺度应力-... 建立考虑局部胶结破损机制的本构模型是黄土力学核心任务之一,是解决黄土工程稳定性分析/评价的关键理论基础。基于热力学方法和岩土破损力学,建立了一个宏-细观热力学本构模型,它能够定量描述局部胶结破损的热力学行为及细观尺度应力-应变非均匀分布特征,提高了模型对变形的预测精度,其在数学形式上同剑桥模型类似。首先,通过热力学能量守恒定律,确定结构性黄土压缩变形过程中的结构破损功数学表达式,并发现结构性黄土局部损伤耗散的热力学行为主要来源:(1)破损集合体与未破损集合体之间的相互摩擦作用;(2)未破损集合体向破损集合体转换时,部分细观结构破损的不可逆热力学行为。基于此认识,建立了考虑胶结破损热力学行为的宏-细观本构模型框架,并通过分析结构性黄土变形机制(摩擦+胶结+破损共同作用),确定其自由能、耗散能和破损耗散能表达式;推导了一个考虑体积破损和剪切破损演化规律的损伤屈服函数及本构关系。通过所建立本构关系对已有试验数据进行预测,验证其合理性。 展开更多
关键词 结构性黄土 本构模型 局部破损 热力学 二元介质模型
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干湿循环后贯通型锯齿状红砂岩节理面剪切本构模型 被引量：1
4
作者 王桂林 王力 +1 位作者 王润秋 任甲山 《岩土力学》 北大核心 2025年第3期706-720,共15页
库岸岩质边坡因受库水位波动影响,节理面受到干湿循环的作用,干湿循环后的节理面剪切强度成为控制岩质边坡稳定性的关键因素之一。目前针对干湿循环后岩体节理面剪切损伤本构等方面研究不充分。以三峡库区红砂岩为例,通过开展不同干湿... 库岸岩质边坡因受库水位波动影响,节理面受到干湿循环的作用,干湿循环后的节理面剪切强度成为控制岩质边坡稳定性的关键因素之一。目前针对干湿循环后岩体节理面剪切损伤本构等方面研究不充分。以三峡库区红砂岩为例,通过开展不同干湿循环次数下红砂岩的节理直剪试验,获得干湿循环作用下红砂岩的强度变形特征,建立了考虑干湿循环效应的修正Iwan节理面剪切损伤本构模型。结果表明:节理试样的剪切应力-位移曲线形态表现为初始压密、线弹性变形、峰前软化、峰后破坏和残余变形5个阶段;通过引入Logistic模型,节理面剪切损伤本构模型能够反映实际的节理面损伤过程,较好地描述规则锯齿状节理面压密阶段剪切变形行为;干湿循环次数与修正后节理面Iwan剪切损伤本构模型参数存在对数关系;通过室内试验,验证了考虑干湿循环效应的修正Iwan节理面剪切损伤本构模型的准确性,该模型能有效预测干湿循环后节理面剪切应力-剪切位移的关系。研究成果可为三峡库区岩质边坡剪切滑移破坏机制研究和灾害防治提供一定参考。 展开更多
关键词 红砂岩 节理面 干湿循环 剪切本构模型
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230合金高温蠕变变形行为与本构模型研究
5
作者 王弘昶 侯鑫阳 +6 位作者 王煦嘉 龙瑶 李玲 石悠 李强 张宇翾 宫建国 《压力容器》 北大核心 2025年第1期10-18,共9页
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-... 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。 展开更多
关键词 230合金 蠕变 本构模型 损伤力学
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冻融循环作用下灰岩和石英岩力学特性及损伤本构模型试验研究
6
作者 刘先峰 王通 +3 位作者 李建国 袁胜洋 侯召旭 张俊 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第1期1-14,共14页
针对季冻区岩体工程中岩石的冻融劣化问题,选取具有代表性的灰岩和石英岩为试验对象,通过冻融循环试验、单轴压缩试验以及SEM扫描电镜试验对岩石的孔隙率、宏-细观破坏特征、力学特性以及能量演化规律进行研究。根据典型岩石的应力-应... 针对季冻区岩体工程中岩石的冻融劣化问题,选取具有代表性的灰岩和石英岩为试验对象,通过冻融循环试验、单轴压缩试验以及SEM扫描电镜试验对岩石的孔隙率、宏-细观破坏特征、力学特性以及能量演化规律进行研究。根据典型岩石的应力-应变曲线,基于Lemaitre平面应变理论和统计理论,将冻融循环作用产生的损伤效应耦合到损伤本构模型中,考虑压密段的影响,根据岩石的损伤本构方程和试验曲线特点分2段拟合本构方程。结果表明:冻融循环作用更易加剧高孔隙率灰岩的风化;随着冻融次数的增加,灰岩和石英岩的抗压强度均服从指数衰减;模型曲线的峰值点与试验曲线的峰值点较为接近,分段损伤本构模型与试验得到的曲线吻合较好,该损伤本构模型以及参数选取是正确可靠的。 展开更多
关键词 岩石工程 冻融循环 力学特性 能量演化 损伤本构模型
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耦合应变速率及尺寸效应的3102铝箔本构模型
7
作者 李萍 汪洋 +3 位作者 张百顺 田辙环 祝梦臣 薛克敏 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第1期145-151,共7页
为研究3102铝合金在应变速率与尺寸效应耦合作用下的本构关系,利用单轴拉伸实验获得0.095~0.14 mm厚度的3102铝合金在10^(-4)~10^(-1) s^(-1)应变速率下的真应力-真应变曲线,以此为基础构建了改进的Johnson-Cook本构模型,并利用DYNAFOR... 为研究3102铝合金在应变速率与尺寸效应耦合作用下的本构关系,利用单轴拉伸实验获得0.095~0.14 mm厚度的3102铝合金在10^(-4)~10^(-1) s^(-1)应变速率下的真应力-真应变曲线,以此为基础构建了改进的Johnson-Cook本构模型,并利用DYNAFORM有限元仿真软件对3102铝合金室温拉深成形过程进行模拟预测。结果表明:随着应变速率和厚度的增加,3102铝合金的抗拉强度提高,表现出明显的应变速率敏感性和尺寸效应。利用改进的Johnson-Cook本构模型对真实应力进行预测,其相关系数与平均相对误差分别为0.991%和0.44%;将改进的本构模型应用于有限元仿真分析,通过对比实际成形零件减薄率与模拟预测值发现,二者的最大绝对误差为4.573%,表明改进的Johnson-Cook本构模型能够准确预测相应条件下的真实应力。 展开更多
关键词 3102铝合金 应变速率 尺寸效应 Johnson-Cook本构模型
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宽应变速率范围内7085铝合金的动态力学行为和本构模型研究
8
作者 滕敦波 孙巧妍 +2 位作者 胡晓青 贾大伟 徐志远 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第6期186-194,共9页
对7085铝合金进行了预时效和人工时效处理,测试了在0.001~500 s^(-1)宽应变速率范围内的静态和动态力学变形行为。基于应力-应变曲线数据构建了动态JC和ZA物理模型,并对模型的计算精度进行了对比分析。结果表明:经预时效和人工时效处理... 对7085铝合金进行了预时效和人工时效处理,测试了在0.001~500 s^(-1)宽应变速率范围内的静态和动态力学变形行为。基于应力-应变曲线数据构建了动态JC和ZA物理模型,并对模型的计算精度进行了对比分析。结果表明:经预时效和人工时效处理后,与α-Al基体呈半共格关系的η′相是实现7085铝合金强化的关键;在0.001~0.1 s^(-1)的应变速率范围内,力学变化行为对应变速率不敏感;在0.1~500 s^(-1)的动态加载范围内,力学变化行为呈现出明显的应变速率敏感性,抗拉强度由320 MPa提升到355 MPa;构建的动态ZA物理模型,力学数据的计算R值和e_(AARE)值均高于动态JC数学模型,具有更高的预测精度。 展开更多
关键词 7085铝合金 应变速率 力学性能 本构模型
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冻融单裂隙大理岩单轴压缩破裂机理与疲劳本构模型研究
9
作者 任建喜 王瑞雪 +2 位作者 焦金照 张凡 张琨 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第1期171-178,共8页
为研究冻融后单裂隙大理岩的疲劳损伤力学特性与破裂机理,采用宏观单轴压缩疲劳荷载试验与细观核磁共振试验相结合的方法,对冻融后的单裂隙大理岩进行了宏细观单轴压缩疲劳破裂机理分析。结果表明:周期荷载幅值对岩样疲劳损伤影响显著,... 为研究冻融后单裂隙大理岩的疲劳损伤力学特性与破裂机理,采用宏观单轴压缩疲劳荷载试验与细观核磁共振试验相结合的方法,对冻融后的单裂隙大理岩进行了宏细观单轴压缩疲劳破裂机理分析。结果表明:周期荷载幅值对岩样疲劳损伤影响显著,单裂隙大理岩的疲劳寿命对裂隙倾角的变化不敏感;在周期荷载作用下,大理岩预制裂隙端部产生的微裂纹充分发展,产生局部剪切破坏;细观机理表现为周期荷载振幅越小,大理岩内部微小裂纹的贯通连接现象越显著,岩样的破坏越彻底;通过引入冻融损伤变量,并用循环次数与频率换算代替蠕变时间,基于传统的西原蠕变模型,建立了周期荷载下冻融单裂隙大理岩单轴压缩疲劳本构模型。研究结果可为寒区裂隙岩体边坡稳定性评价及灾害防治提供参考。 展开更多
关键词 冻融循环 单裂隙大理岩 周期荷载 破坏规律 本构模型
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基于纸张本构模型的瓦楞纸板边压强度仿真分析
10
作者 孙德强 李想 +5 位作者 郝乾崇 马毅 李欣怡 宋雅玲 叶润杰 高雪蒙 《包装工程》 北大核心 2025年第1期155-162,共8页
目的采用LS-DYNA软件中的MAT274纸张本构模型,研究瓦楞纸板边压强度有限元仿真计算问题,并结合理论和试验结果验证模型的可靠性。方法参照瓦楞纸板边压强度测试试验标准,使用ANSYS和LS-PREPOST软件建立与此标准相吻合的瓦楞纸板边压强... 目的采用LS-DYNA软件中的MAT274纸张本构模型,研究瓦楞纸板边压强度有限元仿真计算问题,并结合理论和试验结果验证模型的可靠性。方法参照瓦楞纸板边压强度测试试验标准,使用ANSYS和LS-PREPOST软件建立与此标准相吻合的瓦楞纸板边压强度计算的有限元模型;采用边压强度试验及Li的简化公式和Garbowski的改进经验公式,分别得到瓦楞纸板的边压强度;对相关结果进行对比分析,以验证瓦楞纸板边压强度仿真计算模型的可靠性。结果针对B型、C型2种瓦楞纸板,采用以上方法得到其压缩过程及压缩曲线或边压强度的试验、理论和有限元计算结果。结论试验和仿真得到压缩过程中样品的变形模式和压缩曲线,以及边压强度理论、试验和仿真值结果的吻合性,证明了有限元模型的可靠性。这为瓦楞纸板设计应用提供了重要的参考和指导。 展开更多
关键词 瓦楞纸板 纸张 本构模型 边压强度 有限元仿真
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钢丝绳芯橡胶输送带两尺度统一本构模型与阻尼机制研究
11
作者 李建刚 冯金平 +3 位作者 王鑫 刘思远 高仲杰 吴建军 《机械强度》 北大核心 2025年第7期144-151,共8页
钢丝绳输送带的本构分析是优化输送带设计和节能的关键问题,采用黏弹性理论及瞬态动力学的知识构建了基于表征钢丝绳的Maxwell模型和表征橡胶基体的Burgers模型,考虑了钢丝绳间的微动摩擦阻尼和钢丝绳与输送带之间的相互阻尼,构建了其... 钢丝绳输送带的本构分析是优化输送带设计和节能的关键问题,采用黏弹性理论及瞬态动力学的知识构建了基于表征钢丝绳的Maxwell模型和表征橡胶基体的Burgers模型,考虑了钢丝绳间的微动摩擦阻尼和钢丝绳与输送带之间的相互阻尼,构建了其混合本构模型,运用外加激励载荷的方法,在0~40℃条件下,建立本构模型间各参数之间的关系,运用Matlab对仿真曲线进行拟合、求解,在环境温度为40℃的条件下,对混合本构模型的准确性进行了验证。结果表明,模型预测数据与实测数据具有良好的一致性,其中最大误差为5.88%。证明此本构模型能够比较好地表征钢丝绳芯橡胶输送带,运用仿真加预测的方法,验证此模型的普适性。此研究为输送带结构优化和节能分析提供理论基础。 展开更多
关键词 混合本构模型 相互阻尼 钢丝绳输送带 温度效应
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圆钢管高强卵石机制砂混凝土粘结滑移本构模型
12
作者 管民生 郑宗颖 +1 位作者 张坤 杜宏彪 《兰州理工大学学报》 北大核心 2025年第3期119-126,共8页
为研究圆钢管高强卵石机制砂混凝土界面粘结滑移性能,通过27根圆钢管高强卵石机制砂混凝土短柱试件的推出试验,获取荷载-滑移曲线参数,分析了试件粘结滑移的发展阶段与机理,考察了试件不同位置分布对于粘结滑移性能的影响,推导了考虑位... 为研究圆钢管高强卵石机制砂混凝土界面粘结滑移性能,通过27根圆钢管高强卵石机制砂混凝土短柱试件的推出试验,获取荷载-滑移曲线参数,分析了试件粘结滑移的发展阶段与机理,考察了试件不同位置分布对于粘结滑移性能的影响,推导了考虑位置变化的粘结应力-滑移本构模型.结果表明,圆钢管高强卵石机制砂混凝土粘结滑移经历了胶结、滑移、摩阻力和后滑移四个阶段,试件不同位置处发生滑移的顺序不同;验证了所提出的圆钢管机制砂混凝土粘结滑移本构在本文推出试验试件中的适用性,并基于上述本构模型,通过引入位置函数反映了试件局部粘结强度和滑移值的变化特点,提出了考虑位置变化的粘结滑移本构模型,该改进模型能更完全地反映局部粘结滑移规律和机理. 展开更多
关键词 粘结应力-滑移本构模型 粘结滑移 粘结强度 圆钢管高强卵石机制砂混凝土
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胶结砂砾石料的动力特性及损伤本构模型
13
作者 张涛 任红磊 武颖利 《水利水运工程学报》 北大核心 2025年第3期116-126,共11页
胶结砂砾石料是一种新型且具有广泛应用前景的筑坝材料,但对胶结砂砾石料的动力特性缺乏足够的了解。开展了胶结砂砾石料的循环三轴动力剪切试验,探究胶结砂砾石料的动力特性,结果表明围压和胶凝掺量均会影响滞回曲线的形态,随围压和胶... 胶结砂砾石料是一种新型且具有广泛应用前景的筑坝材料,但对胶结砂砾石料的动力特性缺乏足够的了解。开展了胶结砂砾石料的循环三轴动力剪切试验,探究胶结砂砾石料的动力特性,结果表明围压和胶凝掺量均会影响滞回曲线的形态,随围压和胶凝掺量的增大,动剪模量增大、阻尼比减小。在广义Kelvin模型上串联损伤元件,构建了动力损伤本构模型,根据能量交互原理定义损伤变量D,并修正动剪模量和阻尼比的理论公式,推导得出损伤本构模型的刚度矩阵,该模型对胶结砂砾石料三轴动力剪切试验具有良好的拟合效果。并以某胶结砂砾石坝为例,讨论了坝体在动力荷载作用下的加速度响应及损伤分布规律。所建立的胶结砂砾石料动力损伤模型简洁实用,参数较少且物理意义明确,可用于胶结砂砾石坝的动力响应研究和震损评估。 展开更多
关键词 胶结砂砾石料 动剪切模量 阻尼比 损伤特性 动力本构模型
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水动力-应力-化学溶蚀耦合作用下劣化灰岩能量演化规律与损伤本构模型
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作者 杨忠平 侯善萌 +2 位作者 张益铭 高宇豪 刘新荣 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第4期759-768,共10页
库水位常年周期性波动,导致消落带基岩处于水动力冲蚀的干湿循环状态,加之覆岩的自重作用,促使基岩强度的劣化。为研究水动力-应力-化学溶蚀耦合条件下岩体劣化规律,在现场调查基础上,开展了该耦合条件下灰岩试样劣化试验,阐明了此条件... 库水位常年周期性波动,导致消落带基岩处于水动力冲蚀的干湿循环状态,加之覆岩的自重作用,促使基岩强度的劣化。为研究水动力-应力-化学溶蚀耦合条件下岩体劣化规律,在现场调查基础上,开展了该耦合条件下灰岩试样劣化试验,阐明了此条件下灰岩能量演化规律并提出了损伤本构模型。结果表明:根据能率-位移曲线,将岩石破坏过程划分为易损区压密、微裂隙闭合、弹性变形、微裂隙扩展及峰后破坏5个阶段;随着劣化应力的增加,部分耗散能提前释放,耗散能与弹性能相等时的应变逐渐减小;随着干湿循环次数的增加,其破坏时总能量对应力的敏感性增强;揭示了水动力-应力-化学溶蚀耦合机理;提出了水动力-应力-化学溶蚀耦合作用下考虑压密阶段劣化灰岩的损伤本构模型,预测精度较高,可为库区灾害预测防治提供一定的理论指导。 展开更多
关键词 水动力-应力-化学溶蚀耦合 单轴压缩 能量演化 WEIBULL分布 本构模型
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基于SWAT和BASEMENT模型联合使用的泥石流过程模拟与危险性评价——以构林坪泥石流沟为例
15
作者 岳东霞 王基兴 +3 位作者 高宏洋 周妍妍 牟鑫亮 种艳 《兰州大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期156-166,共11页
联合使用SWAT模型和BASEMENT模型构建泥石流全过程模拟方法,以“8·17”构林坪泥石流事件为原型,模拟泥石流全过程,以泥石流强度指数(I_(DF))定量评判其危险性.结果表明,泥石流全过程模拟方法通过了实测流速数据的验证,模拟结果与... 联合使用SWAT模型和BASEMENT模型构建泥石流全过程模拟方法,以“8·17”构林坪泥石流事件为原型,模拟泥石流全过程,以泥石流强度指数(I_(DF))定量评判其危险性.结果表明,泥石流全过程模拟方法通过了实测流速数据的验证,模拟结果与实测结果误差小于8.6%,说明方法可靠;以流深、流速为关键参数模拟泥石流过程,由于前期降雨的影响,泥石流过程与降雨过程密切相关,其趋势变化较降雨过程存在明显的时滞现象,各沟道断面流深和流速于当日15:00前后均达到峰值;基于流速、流深模拟数据,获取I_(DF),主沟道I_(DF)远大于支沟,并呈由上游向下游波动增大和由沟道中心向两侧递减的基本趋势.I_(DF)>10 m^(3)/s^(2)的面积占沟道总面积的12%,该区域泥石流破坏力最强,为高危险区,主要分布于主沟道中央及下游泥石流堆积区.SWAT-BASEMENT泥石流全过程模拟方法可以在泥石流监测数据缺失的情况下,利用长时间降雨数据准确地重现泥石流全过程和规模. 展开更多
关键词 SWAT模型 BASEMENT模型 泥石流 数值模拟 构林坪
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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
16
作者 孙雅珍 王龙岩 +4 位作者 吴昌宇 王金昌 于阳 袁立凡 祝奉斌 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第1期107-119,共13页
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;... 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。 展开更多
关键词 地铁隧道 动力响应 初始裂缝 宏观缺陷-外荷载耦合损伤 本构模型 混凝土材料弱化
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多轮吞吐热采套管用N80Q钢高温疲劳性能本构模型的建立
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作者 崔璐 常文权 +3 位作者 王澎 徐龙 杨怡 修浩炜 《机械工程材料》 北大核心 2025年第4期92-98,共7页
在350℃高温下对热采套管用N80Q钢进行单轴拉伸试验、蠕变试验(应力分别为350,450 MPa)和对称载荷低周疲劳试验(平均应变为0,应变幅分别为1.0%,1.4%,2.0%,3.0%),根据试验数据确定材料参数,构建了Chaboche黏塑性本构模型,并采用平均应变... 在350℃高温下对热采套管用N80Q钢进行单轴拉伸试验、蠕变试验(应力分别为350,450 MPa)和对称载荷低周疲劳试验(平均应变为0,应变幅分别为1.0%,1.4%,2.0%,3.0%),根据试验数据确定材料参数,构建了Chaboche黏塑性本构模型,并采用平均应变为0.5%的非对称载荷低周疲劳试验进行了验证。结果表明:根据单轴拉伸曲线、疲劳初始曲线以及蠕变曲线确定了弹塑性参数,根据对称载荷作用下的滞回曲线确定了随动强化参数、等向强化参数和损伤阶段参数;当循环次数为半循环寿命时,应变幅分别为1.0%,1.4%,2.0%,3.0%下,构建的本构模型模拟与非对称载荷低周疲劳试验所得试验钢最大应力之间的相对误差分别为4.10%,3.15%,3.10%,0.87%,相对误差在5%之内,说明模型准确。 展开更多
关键词 热采井 N80Q钢 本构模型 疲劳 蠕变
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三轴压缩冻融裂隙砂岩疲劳破坏机理与本构模型研究
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作者 任建喜 刘政 +3 位作者 谷禹 张凡 谢易 张路 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第3期680-687,共8页
西部铁路、公路沿线的高陡裂隙岩体边坡在冻融循环与疲劳荷载的共同作用下容易诱发边坡失稳等灾害,亟需研究三轴疲劳压缩作用下冻融裂隙砂岩的破坏机理。为研究冻融裂隙砂岩宏细观疲劳破坏规律,完成了三轴疲劳压缩作用下冻融裂隙砂岩宏... 西部铁路、公路沿线的高陡裂隙岩体边坡在冻融循环与疲劳荷载的共同作用下容易诱发边坡失稳等灾害,亟需研究三轴疲劳压缩作用下冻融裂隙砂岩的破坏机理。为研究冻融裂隙砂岩宏细观疲劳破坏规律,完成了三轴疲劳压缩作用下冻融裂隙砂岩宏观力学试验,同时进行声发射监测分析,并采用核磁共振试验分析其细观破坏规律,建立内变量疲劳本构模型。结果表明:剪切破坏角度与裂隙倾角呈正相关,峰值强度、应变与裂隙倾角呈负相关;砂岩主裂隙衍生支裂隙,随裂隙角度的增大,破坏程度加剧,破坏形态趋于复杂化;声发射振铃数随裂隙倾角的增大而增加,且破坏阶段累计振铃数远大于疲劳阶段累计振铃数;砂岩在20次冻融循环后,T2图谱出现较小的左移现象,疲劳加载试验后,各峰值信号增幅明显,甚至出现新的第四峰;基于岩石内变量理论,建立以轴向残余应变为内变量的疲劳本构模型,理论拟合曲线与试验曲线基本吻合。 展开更多
关键词 冻融 裂隙砂岩 疲劳 破坏机理 声发射 核磁共振试验 本构模型
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TC4钛合金热拉伸变形行为及本构模型的建立
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作者 刘大海 刘康 +2 位作者 杨亮 秦海 钱世伟 《精密成形工程》 北大核心 2025年第4期104-112,共9页
目的综合分析变形温度、应变速率和微观组织对薄板TC4钛合金变形行为的影响机理;考虑温度与应变速率的影响,建立适用于宽温度范围、低应变速率(准静态)条件的本构模型。方法在温度为25~900℃、应变速率为0.00053 s^(−1)和温度为700~900... 目的综合分析变形温度、应变速率和微观组织对薄板TC4钛合金变形行为的影响机理;考虑温度与应变速率的影响,建立适用于宽温度范围、低应变速率(准静态)条件的本构模型。方法在温度为25~900℃、应变速率为0.00053 s^(−1)和温度为700~900℃、应变速率为0.00023~0.00080 s^(−1)的条件下,进行0.6 mm TC4钛合金单轴热拉伸试验。通过观察材料热拉伸变形后的微观组织变化情况,研究微观组织对热拉伸性能的影响。基于Hooke定律和Grosman方程建立此合金的本构模型。结果当温度由25℃升高到900℃时,屈服点应变由1.21%降低至0.52%。在700~900℃和0.00023~0.00080 s^(−1)条件下拉伸时,温度对材料的流变应力影响最大。通过分析微观组织形貌可知,原始TC4钛合金板材存在沿轧制方向分布的(α+β)组织。在700℃、0.00026 s^(−1)条件下拉伸时,得到细小均匀的等轴(α+β)组织;当温度上升至900℃时,得到较为粗大均匀的等轴(α+β)组织。结论当TC4钛合金在高温、低应变速率(准静态)条件下变形时,高温软化作用大于形变硬化作用,温度对合金流变应力的影响占主导地位,但应变速率对流变应力也有一定的影响,证明TC4钛合金为温度应变速率敏感型合金。在700℃、0.00026 s^(−1)条件下拉伸时,材料微观组织均匀细小,其综合力学性能相对最好。基于Hooke定律和Grosman方程建立此合金在700~900℃和0.00023~0.00080 s^(−1)条件下的本构模型,相关性系数R大于0.96,证明该模型能较好地描述TC4钛合金在宽温度范围、低应变速率(准静态)下的高温变形行为。 展开更多
关键词 TC4钛合金 热拉伸 力学性能 微观组织 本构模型 低应变速率
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考虑超细晶金属材料应变软化效应的晶体塑性本构模型研究
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作者 郑战光 樊佳楠 +2 位作者 孙腾 谢昌吉 黄增 《机械强度》 北大核心 2025年第8期108-114,共7页
为了研究超细晶金属材料(Ultra-Fine Grain,UFG)在单轴拉伸加载条件下出现的应变软化现象,基于经典的晶体塑性本构模型提出了一种考虑残余内应力作用的修正模型,并将残余内应力及其演化的具体形式编成用户子程序。通过生成宏观试样的代... 为了研究超细晶金属材料(Ultra-Fine Grain,UFG)在单轴拉伸加载条件下出现的应变软化现象,基于经典的晶体塑性本构模型提出了一种考虑残余内应力作用的修正模型,并将残余内应力及其演化的具体形式编成用户子程序。通过生成宏观试样的代表性体积单元,对单轴拉伸试验数据进行拟合以验证模型的有效性,同时将有、无残余内应力作用这2种情况下的模拟结果进行比较。结果表明,利用修正的晶体塑性本构模型计算得到的模拟结果与试验结果吻合较好,说明了所修正的晶体塑性本构模型能够有效地捕捉到UFG金属材料的应变软化现象,而有、无残余内应力作用这2种情况下的晶体塑性模拟结果表现出不同的性质,说明从残余内应力形成及作用的角度上解释UFG金属材料应变软化现象是合理的。 展开更多
关键词 超细晶金属材料 晶体塑性本构模型 单轴拉伸 应变软化效应 残余内应力
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