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基于精细时程积分的饱和两相介质波动问题时域解法

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岩土力学 2015年第9期36卷 2702-2707,2715页

作者：段雪铭李亮杜修力宋佳北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

针对u-p形式的饱和两相介质的波动方程,采用精细时程积分方法计算固相位移u,采用向后差分算法求解流体压力p,建立了基于精细时程积分技术的饱和两相介质波动问题的时域求解方法。针对标准算例,将该方法的计算结果与可视为标准结果的Zien... 详细信息

针对u-p形式的饱和两相介质的波动方程,采用精细时程积分方法计算固相位移u,采用向后差分算法求解流体压力p,建立了基于精细时程积分技术的饱和两相介质波动问题的时域求解方法。针对标准算例,将该方法的计算结果与可视为标准结果的Zienkiewicz隐式算法的计算结果进行比较分析,二者符合较好,表明了该方法具有良好的计算精度。同时,该方法的计算过程为交替迭代求解,避免了在每个时间分析步上求解耦联方程组,因而具有较高的计算效率。该方法具有时域显式计算方法的基本特点,是进行饱和两相介质动力问题计算与分析的一种有效方法。

关键词：饱和两相介质 u-p形式波动方程精细时程积分时域解法向后差分

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混凝土三轴动态强度准则

水利学报 2014年第1期45卷 10-17页

作者：杜修力黄景琦金浏路德春北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

动态荷载作用下,混凝土材料存在着明显的率相关性,建立混凝土材料在动态荷载作用下的三轴动态强度准则具有重要的科学意义。本文在广义非线性强度理论的框架下,结合混凝土材料的非线性单轴、双轴动态强度特性,推导了广义非线性强度理论... 详细信息

动态荷载作用下,混凝土材料存在着明显的率相关性,建立混凝土材料在动态荷载作用下的三轴动态强度准则具有重要的科学意义。本文在广义非线性强度理论的框架下,结合混凝土材料的非线性单轴、双轴动态强度特性,推导了广义非线性强度理论材料参数的率效应公式,从而得到了考虑率效应的混凝土材料的三轴动态强度准则。双轴情况下,所建立的动态强度准则与动态试验数据吻合较好;根据混凝土材料强度参数的率效应公式,探讨了混凝土材料的多轴非线性强度特性。

关键词：混凝土率效应三轴动态强度准则非线性

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基于混凝土黏弹性变形机制的近场动力学方法

同济大学学报（自然科学版） 2022年第9期50卷 1232-1239页

作者：路德春宋志强王国盛北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

原始近场动力学的控制方程由保守力做功的能量方程得到,从而无法合理反映材料的黏弹性变形行为和系统能量耗散。针对这一问题,提出一种考虑非保守力做功的近场动力学方法,其理论框架包括两部分:(1)材料点的黏弹性相互作用及其运动方程;... 详细信息

原始近场动力学的控制方程由保守力做功的能量方程得到,从而无法合理反映材料的黏弹性变形行为和系统能量耗散。针对这一问题,提出一种考虑非保守力做功的近场动力学方法,其理论框架包括两部分:(1)材料点的黏弹性相互作用及其运动方程;(2)键的率相关断裂准则。在描述材料点运动方面,基于对混凝土变形机制的认识,提出了材料点之间的黏弹性相互作用模型,采用考虑能量耗散的哈密尔顿原理建立了黏弹性运动方程,利用黏弹性近场动力学方法与连续介质力学的能量密度等效的方法提出了弹性参数和黏性参数确定方法;在描述键的断裂和材料强度方面,利用混凝土动态单轴S强度准则发展了键的率相关断裂准则。通过数值实验,探讨了黏弹性近场动力学方法的功能和优越性。结果表明,发展的近场动力方法能够合理反映加载速率对混凝土变形、强度和开裂行为的影响。

关键词：近场动力学混凝土黏弹性率效应变形机制

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不同场地条件下埋地腐蚀钢管地震易损性评价

岩土工程学报 2024年第4期46卷 774-783页

作者：韩俊艳李玉凤钟紫蓝缪惠全杜修力北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

为评估不同场地中埋地腐蚀管道的抗震性能,建立管-土非线性相互作用分析模型,基于增量动力时程分析方法,以埋地钢管结构应变为性能参数,对不同场地中埋地腐蚀管道的地震易损性进行了分析。结果表明:同一场地条件和服役龄期下,随地震动... 详细信息

为评估不同场地中埋地腐蚀管道的抗震性能,建立管-土非线性相互作用分析模型,基于增量动力时程分析方法,以埋地钢管结构应变为性能参数,对不同场地中埋地腐蚀管道的地震易损性进行了分析。结果表明:同一场地条件和服役龄期下,随地震动强度的增大,管道处于基本完好状态的概率逐渐降低,处于严重破坏状态的概率逐渐增加;同一场地条件下,随管道服役龄期的延长,中等损坏极限的曲线斜率增长明显大于基本完好极限的曲线斜率,但管道失效的速率在逐渐变小,软弱场地中服役龄期50a管道在抗震设防烈度8度时已发生中等损坏;同一地震动强度和服役龄期下,随场地等效剪切波速的减小,管道达到基本完好极限、中等损坏极限的失效概率逐渐增大,软弱场地中失效概率最大;同一服役龄期下,随场地等效剪切波速的减小,管道达到中等损坏、严重破坏的地震动峰值加速度明显降低,较低地震烈度下的软弱场地管道震害甚至高于较高地震烈度下的坚硬场地。本研究可为不同场地中埋地腐蚀管道的震害预测及灾后损失评估提供参考。

关键词：场地条件埋地腐蚀管道地震强度易损性

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基于子结构试验的土-结相互作用实现研究

工程力学 2017年第B6期34卷 214-219页

作者：郭珺唐贞云李易李振宝北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

传统的土-结相互作用试验由于加载系统的出力和尺寸限制,目前只能进行大比例缩尺试验,且对于大跨空间结构、桥梁等长大型结构考虑土-结相互作用的地震作用性能,目前的试验设备也存在局限。而实时动力子结构试验方法将试验对象不可建模... 详细信息

传统的土-结相互作用试验由于加载系统的出力和尺寸限制,目前只能进行大比例缩尺试验,且对于大跨空间结构、桥梁等长大型结构考虑土-结相互作用的地震作用性能,目前的试验设备也存在局限。而实时动力子结构试验方法将试验对象不可建模部分在实验室进行物理试验,剩余部分作为数值模型进行建模,二者保证同步可对整体试验对象性能进行模拟,克服了传统土-结相互作用试验研究的不足。该文应用动力子结构试验方法,对土-结相互作用问题进行了研究,建立了整体试验模型及混合动力子结构试验模型,并通过试验进行了验证。利用该文发展的子结构试验技术,分别对多跨连续刚构桥梁和钢筋混凝土高墩大跨度刚构桥梁考虑土-结相互作用抗震性能进行了试验研究,试验结果表明该方法存在一定应用价值。

关键词：土-结相互作用振动台子结构试验多点地震动输入应用

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用细观单元等效化方法模拟混凝土细观破坏

土木建筑与环境工程 2012年第6期34卷 1-7页

作者：杜修力金浏北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

从非连续介质力学角度出发,提出了1种能准确模拟混凝土断裂破坏过程的细观单元等效化方法,推导混凝土细观单元的等效力学行为并数值验证了其合理性。基于细观单元等效化模型,采用扩展有限元法对单轴拉伸条件下湿筛混凝土试件的裂纹扩展... 详细信息

从非连续介质力学角度出发,提出了1种能准确模拟混凝土断裂破坏过程的细观单元等效化方法,推导混凝土细观单元的等效力学行为并数值验证了其合理性。基于细观单元等效化模型,采用扩展有限元法对单轴拉伸条件下湿筛混凝土试件的裂纹扩展过程及宏观力学性能进行数值模拟,并与细观随机骨料模型结果进行对比。结果表明:与随机骨料模型相比,细观单元等效化模型大大减小了体系自由度,在较低计算量的情况下可以获得与之较吻合的裂纹扩展路径及宏观力学性能,充分展现了该力学模型的准确性和高效性。

关键词：混凝土细观单元等效化扩展有限元法断裂破坏宏观力学性能

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海上风电复合基础承载性能对比研究

工程科学学报 2022年第6期44卷 1098-1107页

作者：孙艳国许成顺杜修力王丕光席仁强孙毅龙北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

受到上部结构自重以及海洋环境荷载的影响,海上风电基础设计时应考虑竖向荷载、水平荷载以及弯矩荷载作用下基础的承载性能.本文通过有限元软件ABAQUS,对比研究了饱和黏土场地中大直径单桩基础、桩-平台复合基础以及桩−筒复合基础在竖... 详细信息

受到上部结构自重以及海洋环境荷载的影响,海上风电基础设计时应考虑竖向荷载、水平荷载以及弯矩荷载作用下基础的承载性能.本文通过有限元软件ABAQUS,对比研究了饱和黏土场地中大直径单桩基础、桩-平台复合基础以及桩−筒复合基础在竖向荷载V、水平荷载H、弯矩荷载M作用下的承载性能.研究结果表明两种复合基础较单桩基础呈现出显著的承载性能优势.桩-平台复合基础的竖向承载力、水平承载力以及抗弯承载力随着附加平台直径的增大呈指数型增加;桩−筒复合基础的竖向承载力以及抗弯承载力随着筒结构入土深度的增加先增大然后趋于稳定,桩−筒复合基础的水平承载力与筒直径以及筒入土深度为双参数线性增加关系.V-H以及V-M复合荷载加载条件下,两种复合基础比单桩基础的破坏包络线空间大,两种复合基础的稳定性相对单桩基础有显著提升.在一定承载范围内,附加平台结构或筒型结构可以减小桩的直径或入土深度.

关键词：海上风电复合基础饱和黏土极限承载力破坏包络线

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孔隙率变化规律及其对混凝土变形过程的影响

工程力学 2013年第6期30卷 183-190页

作者：金浏杜修力北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

混凝土内部随机分布的微裂纹和孔洞等细观缺陷影响其破坏机理及宏观力学性能,且孔隙率随着外荷载的变化而不断变化。该文中将含缺陷(微裂纹、各种空隙等)混凝土复合材料简化为空心球力学模型,基于弹性力学理论推导并获得了混凝土当前孔... 详细信息

混凝土内部随机分布的微裂纹和孔洞等细观缺陷影响其破坏机理及宏观力学性能,且孔隙率随着外荷载的变化而不断变化。该文中将含缺陷(微裂纹、各种空隙等)混凝土复合材料简化为空心球力学模型,基于弹性力学理论推导并获得了混凝土当前孔隙率与材料初始孔隙率及体应变之间的定量关系;推导并得到了含孔隙混凝土的有效弹性模量、有效泊松比及峰值应变等与孔隙率的定量关系,进而得到了单轴加载条件下含孔隙混凝土细观单元的等效多折线本构关系模型。最后,采用细观单元等效化力学模型,研究了单轴加载(拉伸和压缩)情况下不同孔隙率混凝土材料的破坏过程及宏观力学性能,探讨了孔隙率变化规律及其对混凝土变形过程的影响。

关键词：混凝土孔隙孔隙率体应变细观破坏宏观力学性能

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地铁盾构隧道上方基坑开挖卸荷-加载影响研究

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岩土力学 2018年第7期39卷 2318-2326,2335页

作者：姚爱军张剑涛郭海峰郭彦非北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

为提升地铁盾构隧道的防灾减灾能力,以北京某典型地铁盾构隧道及邻域的基坑工程为基础,应用相似材料模型试验与数值模拟相结合的方法,研究了上方基坑开挖卸荷-加载作用下地铁盾构隧道的变形特征及围土压力分布规律,并对基坑底部与盾构... 详细信息

为提升地铁盾构隧道的防灾减灾能力,以北京某典型地铁盾构隧道及邻域的基坑工程为基础,应用相似材料模型试验与数值模拟相结合的方法,研究了上方基坑开挖卸荷-加载作用下地铁盾构隧道的变形特征及围土压力分布规律,并对基坑底部与盾构隧道顶部净距和基坑加载强度的影响进行了分析。研究结果表明:盾构隧道上方基坑开挖卸荷-加载过程中,随着基坑开挖卸荷的进行,盾构隧道逐步上浮,基坑开挖至底部时,竖向位移达到最大值;随着基坑加载的进行,竖向位移可得到适量恢复,最大竖向位移差及最大水平位移差均出现在基坑开挖卸荷完成阶段,此时应尽早完成基础底板封闭施工。基坑开挖卸荷-加载过程中,盾构隧道围土压力始终呈葫芦型对称分布,盾构隧道顶部及底部土压力较大,腰部土压力较小,基坑开挖卸荷完成后,长轴方向土压力明显减小,基坑加载完成后,土压力有所恢复,但并未达到最初状态。随着基坑底部与盾构隧道顶部净距的增加,盾构隧道结构位移、拱顶与拱底竖向位移差及水平收敛均逐步减小,当净距大于3 h(h为基坑深度)时,上方基坑卸荷-加载对盾构隧道影响逐步趋于轻微。在基坑加载强度为卸载强度的2倍时,盾构隧道竖向位移可恢复至最初状态。

关键词：盾构隧道土体卸荷基坑加载相似材料模型试验土压力