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土体各向异性边界面模型隐式算法在ABAQUS软件中的实现

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岩土力学 2012年第1期33卷 307-313页

作者：钦亚洲孙钧同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 杭州丰强土建工程研究院杭州310006

基于Wheeler土体各向异性旋转硬化法则,结合边界面理论,构造一个能够反映土体初始各向异性及加载后应力诱发各向异性的边界面本构模型,并借助ABAQUS软件提供的UMAT子程序接口,采用隐式积分算法——图形返回算法实现。通过对正常固结状态... 详细信息

基于Wheeler土体各向异性旋转硬化法则,结合边界面理论,构造一个能够反映土体初始各向异性及加载后应力诱发各向异性的边界面本构模型,并借助ABAQUS软件提供的UMAT子程序接口,采用隐式积分算法——图形返回算法实现。通过对正常固结状态下(OCR=1)高岭土试样三轴不排水剪切试验进行模拟,并将模拟结果与ABAQUS自带的修正剑桥模型模拟结果进行了比较分析,表明本模型的模拟结果能够反映土体在偏压加载过程中产生的各向异性现象。在此基础上,采用本模型对中等超固结(OCR=4)高岭土试样三轴不排水剪切试验进行模拟,并再次与ABAQUS自带的修正剑桥模型模拟结果进行比较,表明本模型能够较好地反映中等超固结土在小应变情况下的非线性特性。相比于经典弹塑性模型,如修正剑桥模型,本模型的模拟结果更符合中等超固结土的变形特性。

关键词：土体各向异性边界面模型图形返回算法 ABAQUS软件 UMAT接口

各向异性弹黏塑性模型在ABAQUS中的研发

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岩土力学 2012年第4期33卷 1240-1246页

作者：钦亚洲李宁许建聪同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 同济大学地下建筑与工程系上海200092

通过将Perzyna过应力理论与临界状态理论相结合,并引入Wheeler旋转硬化法则,提出一个能描述土体初始各向异性及应力诱发各向异性的三维弹黏塑性本构模型。模型考虑流变发生的下限,在三维应力空间,模型存在形状相似的静屈服面及动态加载... 详细信息

通过将Perzyna过应力理论与临界状态理论相结合,并引入Wheeler旋转硬化法则,提出一个能描述土体初始各向异性及应力诱发各向异性的三维弹黏塑性本构模型。模型考虑流变发生的下限,在三维应力空间,模型存在形状相似的静屈服面及动态加载面。采用缩放形式的幂函数。本构模型数值算法采用回映算法,借助ABAQUS软件UMAT子程序接口实现。并通过对三轴不排水蠕变试验的模拟,确定合适的积分步长。此后,分别对三轴不排水蠕变试验及常应变率三轴不排水剪切试验进行了模拟。模拟中通过设置不同参数值,可将模型退化为各向同性模型,并对这两种模拟结果进行了比较。模拟结果表明:(1)对于三轴不排水蠕变,在低剪应力水平下,各向同性模型和各向异性模型模拟的结果相差不大,而在高剪应力水平下,各向异性模型模拟结果更接近试验结果;(2)对于常应变率加载试验的模拟,模型合理反映了土体不排水强度随着加载速率的增大而增大现象。

关键词：各向异性弹黏塑性模型回映算法 ABAQUS软件 UMAT子程序

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降雨诱发浅层滑坡稳定性的计算模型研究

岩土力学 2012年第5期33卷 1485-1490页

作者：李宁许建聪钦亚洲同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 同济大学地下建筑与工程系上海200092

我国是一个滑坡灾害频发的国家,众多事实表明:降雨是影响边坡稳定性,导致边坡失稳的最主要和最普遍的环境因素,是浅层滑坡的触发因素。为了更好地对降雨诱发浅层滑坡进行研究,采用非饱和土VG模型与改进的Green-Ampt入渗模型对Mein-Larso... 详细信息

我国是一个滑坡灾害频发的国家,众多事实表明:降雨是影响边坡稳定性,导致边坡失稳的最主要和最普遍的环境因素,是浅层滑坡的触发因素。为了更好地对降雨诱发浅层滑坡进行研究,采用非饱和土VG模型与改进的Green-Ampt入渗模型对Mein-Larson降雨入渗模型进行改进,并结合无限边坡提出了一个降雨诱发浅层滑坡的简化计算模型。与以往提出的简化计算模型相比,该模型既考虑了坡面倾斜的影响,又考虑了非饱和土的特性,并可用于两种降雨形式下的边坡浅层稳定性估算,具有更广的应用范围。通过与有限元得到的结果进行比较可得:在不同降雨条件下,该计算模型得到的各项结果与数值解是接近的,安全系数计算结果是偏于安全的,因此,可将该计算模型用于降雨诱发浅层滑坡的近似估算;该计算模型公式简单,便于计算,计算效率较高。

关键词：降雨入渗模型无限边坡非饱和土浅层滑坡

软岩隧道挤压型大变形非线性流变属性及其锚固整治技术研究

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隧道建设（中英文） 2019年第3期39卷 337-347页

作者：孙钧钦亚洲李宁同济大学上海200092 上海市隧道股份集团院士工作研究室上海200137 南通大学江苏南通226019 上海理工大学上海200093

针对隧道高地应力软弱围岩洞室施工开挖变形与围岩失稳以及衬护结构设计问题,阐述开展岩土流变学研究的必要性以及对软岩挤压型大变形非线性流变问题的研究内容和方法,介绍隧道围岩挤压型大变形的定义、变形特征,及国际上隧道围岩挤压... 详细信息

针对隧道高地应力软弱围岩洞室施工开挖变形与围岩失稳以及衬护结构设计问题,阐述开展岩土流变学研究的必要性以及对软岩挤压型大变形非线性流变问题的研究内容和方法,介绍隧道围岩挤压型大变形的定义、变形特征,及国际上隧道围岩挤压大变形的判定。介绍隧道围岩挤压型大变形非线性流变理论、相应的专用设计软件研制及其工程应用,主要介绍有关的研究内容及其创新性方面;以广义Komamura-Huang流变模型为基础,建立一种能较完整地反映围岩二维、三维大变形非线性流变全过程的Komamura-Huang"弹-线黏弹-非线性大变形黏塑性"流变模型,并在ABAQUS软件基础上进行专用软件的二次开发,将其应用于兰新铁路兰武客运专线乌鞘岭铁路隧道岭脊段围岩5~#断层带中,后又应用于甘南木寨岭高速公路隧道和云南滇中红层引水隧洞2处软岩围岩挤压大变形隧道,采用大尺度让压锚杆/预应力长让压锚索进行了整治研究,并分别进行了二维和三维非线性大变形黏弹塑性数值模拟分析。指出有待进一步深化研讨的若干问题。总结针对软岩挤压型大变形沿用现行刚性支护方案的不合理性和失效教训。提出管控/约束隧道围岩大变形持续发展的让压支护锚固技术措施——一种新型大尺度让压锚杆/预应力让压锚索,介绍让压锚具的受力机制及构造,强调其10个关键性设计施工参数。以兰州木寨岭高速公路隧道围岩挤压型大变形非线性流变分析与采用让压锚杆进行工程整治的试验段情况为例,对该隧道围岩挤压大变形进行二维数值模拟,并对施作让压锚杆进行工程整治的主要有关设计参数进行分析计算。"边支边让、大尺度让压锚杆"方法已先后在几处工程中得到了成功实施,取得了应有的经济效益,其工程技术收益应更受业界关注。

关键词：软弱围岩隧道挤压型大变形岩土非线性流变大尺度让压锚杆/预应力让压锚索二次衬砌

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土体各向异性边界面模型研发的几个问题探讨

力学与实践 2013年第5期35卷 59-62页

作者：钦亚洲陈建龙熊孝波刘成南通大学杏林学院江苏南通226019 南通大学交通学院江苏南通226019 南通市水利勘测设计研究院有限公司江苏南通226006 南通大学建筑工程学院江苏南通226019 南京林业大学土木工程学院南京210037

土体边界面模型通过采用塑性模量场插值,来反映土体变形的非线性,边界面模型适合对小应变情况下的土体非线性变形进行模拟.在Wheeler模型的基础上,结合边界面理论,构造一个土体各向异性边界面模型,模型可以反映天然土体的各向异性特性.... 详细信息

土体边界面模型通过采用塑性模量场插值,来反映土体变形的非线性,边界面模型适合对小应变情况下的土体非线性变形进行模拟.在Wheeler模型的基础上,结合边界面理论,构造一个土体各向异性边界面模型,模型可以反映天然土体的各向异性特性.本文对该模型研发过程中遇到的几个问题进行理论探讨,为理解和掌握各向异性边界面理论,并进一步进行新型边界面模型的研发,提供了理论借鉴.

关键词：各向异性边界面塑性模量插值临界状态

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裂隙围岩弹性力学参数反分析与验证

广西大学学报（自然科学版） 2017年第1期42卷 243-249页

作者：钦亚洲陈建龙南通大学交通学院江苏南通226019 南通市水利勘测设计研究院有限公司江苏南通226006

以浙江某穿山隧道为工程背景,通过二次开发,建立UCODE软件与有限元软件之间接口程序,对隧道裂隙围岩弹性力学参数—围岩弹性模量E及泊松比υ,进行反分析计算,反分析计算设置四组待定参数初始值。迭代计算结果表明,对于不同的参数初始值... 详细信息

以浙江某穿山隧道为工程背景,通过二次开发,建立UCODE软件与有限元软件之间接口程序,对隧道裂隙围岩弹性力学参数—围岩弹性模量E及泊松比υ,进行反分析计算,反分析计算设置四组待定参数初始值。迭代计算结果表明,对于不同的参数初始值,反分析结果收敛于同一组解,验证了反分析算法的稳定性。通过将围岩参数反分析结果与设定值比较,其相对误差分别为2.17%和2.53%,均满足反分析精度要求。

关键词： UCODE软件有限元软件围岩弹性参数反分析

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一个反映土体复杂加卸荷路径的弹黏塑性模型

力学与实践 2012年第3期34卷 23-28页

作者：钦亚洲苏建伟许建聪南通大学交通学院江苏南通226019 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 中国东方电气集团有限公司成都610036

基于Perzyna过应力理论,构造了一个土体各向异性弹黏塑性本构模型.模型引入Wheeler旋转硬化法则,能够较好的描述土体的初始各向异性和应力诱发各向异性.借助ABAQUS软件中UMAT子程序接口,模型采用隐式积分算法——图形返回算法实现.通过... 详细信息

基于Perzyna过应力理论,构造了一个土体各向异性弹黏塑性本构模型.模型引入Wheeler旋转硬化法则,能够较好的描述土体的初始各向异性和应力诱发各向异性.借助ABAQUS软件中UMAT子程序接口,模型采用隐式积分算法——图形返回算法实现.通过对一组复杂加卸荷路径的三轴不排水剪切试验(HKMD)及一组分级加载三轴不排水蠕变试验(Sachville clay)的模拟,表明本模型能够合理反映土体的率效应、应力松弛、蠕变及土体各向异性现象,验证了模型的有效性.

关键词：复杂加卸荷路径土体各向异性图形返回算法 ABAQUS软件 UMAT子程序

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地铁列车随机荷载数值模拟时域方法

河南科学 2010年第6期28卷 701-704页

作者：钦亚洲许建聪同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 同济大学土木工程学院地下工程系上海200092

列车随机荷载数定是进一步研究地铁运行下环境响应的先决条件,列车随机荷载数定的精确与否直接影响下一步环境响应的分析结果.前人的做法通常是将现场实测的轨道加速度视为各态历经的高斯平稳随机过程,由一系列谐波的叠加组成.通过建立... 详细信息

列车随机荷载数定是进一步研究地铁运行下环境响应的先决条件,列车随机荷载数定的精确与否直接影响下一步环境响应的分析结果.前人的做法通常是将现场实测的轨道加速度视为各态历经的高斯平稳随机过程,由一系列谐波的叠加组成.通过建立列车-轨道模型,将实测加速度作为激励信号输入,确定频域响应函数,借助于快速傅里叶变换算法,最终得到作为响应的列车随机荷载.这种方法的局限性在于由于变换在频域中进行叠加,要求系统必须是线性的.为此,通过在Matlab中编程,实现用时域逐步积分的Newmark-β法模拟列车随机荷载,可以同时适用于线性和非线性系统,具有更广的实用性.

关键词：现场测试 Newmark-β法 Matlab

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《理论力学》课程教学改革与实践探讨

教育教学论坛 2015年第28期 98-99页

作者：钦亚洲朱建民崔延松南通大学交通学院江苏南通226019

为提高学生学习《理论力学》的兴趣,改变目前学生普遍厌学的情况,本文探讨了一种新的教学形式,可表述为"学生小组讨论—课堂释疑及点评—效果巩固及检查"三个流程,由五个教学环节实施。通过教学效果检验本教学模式可以有效提高学生对《... 详细信息

为提高学生学习《理论力学》的兴趣,改变目前学生普遍厌学的情况,本文探讨了一种新的教学形式,可表述为"学生小组讨论—课堂释疑及点评—效果巩固及检查"三个流程,由五个教学环节实施。通过教学效果检验本教学模式可以有效提高学生对《理论力学》的学习兴趣,激发学生学习的主动性。

关键词：《理论力学》教学形式小组讨论学习兴趣