压入管桩压桩所致挤土位移的数值模拟

采用位移贯入法施加荷载,以修正剑桥模型作为土体本构关系模型,通过在桩-土界面设置接触面并采用自定义初始孔隙比分布的子程序VOIDRI实现初始孔隙比随深度的非线性分布,建立较为符合压入管桩压桩实际的有限元模型,对压入管桩压桩产生的挤土位移进行数值模拟研究,讨论压入管桩压桩产生的竖向和水平挤土位移沿深度方向和径向的分布规律。研究结果表明:随径向距离的增大,浅层土体的竖向挤土位移逐渐由沉降变为隆起,而深层土体的竖向挤土位移始终表现为沉降;随深度的增大,至桩中心距离较小处土体的竖向挤土位移始终表现为沉降,而至桩中心距离较大处土体的竖向挤土位移逐渐由隆起变为沉降;不同深度土体的水平挤土位移沿径向的分布规律和不同径向距离土体的水平挤土位移沿深度方向的分布规律都趋于一致。最后提出能够有效减小压入管桩挤土效应的施工措施。     

基于应变路径法的压入管桩单桩挤土位移

基于应变路径法和球孔扩张理论,结合真实源与虚拟源、真实源与虚拟汇的相互作用,在假定土体变形为小应变的前提下,将压入实心桩单桩挤土位移的求解方法应用于压入管桩,通过求解真实源与虚拟汇共同作用下产生的竖向挤土位移,并修正地表面处的附加剪应力,得到压入管桩单桩竖向挤土位移的解析解;通过求解真实源与虚拟源共同作用下产生的水平挤土位移,并修正地表面处的附加正应力,得到压入管桩单桩水平挤土位移的解析解。由挤土位移的解析解可知,桩长、管桩内外径和土塞高度最大值的变化都会对压入管桩挤土位移产生影响。     

成层地基中压入法沉桩引起的桩周土体变形分析

通过在桩-土界面设置接触面,选用合理的单元类型,建立了较为符合压入桩压桩实际的三维有限元模型。利用得到的有限元模型,采用单元生死技术对压入桩压桩过程进行了数值模拟,讨论了成层地基压桩过程中桩周土体的竖向应力及应变随压桩深度的动态变化。选用桩型为钢管桩,分析结果表明:随着压桩深度的增加,桩内桩周土体的竖向应力(或应变)一直表现为压应力(或压应变),且逐渐增大;桩外桩周土体的竖向应力(或应变)逐渐由压应力(或压应变)变为拉应力(或拉应变)。随着压桩深度的增加,桩内桩周土体前3层竖向应力(或应变)的变化幅度基本一致,第4层的变化幅度增大;桩外桩周土体每2层土之间的差异都较大。     

挤土桩的挤土参数的计算与分析

众所周知,挤土桩（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｐｉｌｅｓ）施工过程会发生挤土效应,但如何定量地分析挤土桩的挤土参数（影响范围,挤土引起的地面位移量等）是目前桩基工程中急需解决的问题,本文根据工程中实际发生的挤土现象,采用轴对称问题模拟挤土效应,从而获得挤对数解,这对于估计挤土桩的挤土效应是有应用的参考价值的。     

复合土钉支护的有限元分析

复合土钉支护是从土钉墙的基础上发展起来的,它在一定程度上克服了土钉墙的缺点,是一种应用更加广泛的基坑支护新技术。通过建立有限元模型模拟了水泥土桩复合土钉墙的分步开挖与支护的过程,比较了复合土钉支护与土钉支护在土体位移、地表沉降、基底隆起及超挖引起的破坏形态的不同,研究了复合土钉支护的作用机理。结果表明:复合土钉支护能够充分调动周围土体共同作用,更加有效的控制了基坑变形,其支护效果明显优于一般的土钉支护。     

U型钢板桩施工的滑坡动态勘察技术及数值模拟

为节省边(滑)坡灾害的应急加固时间,提高边(滑)坡处置的效率和质量,针对边(滑)坡在勘察阶段提出了基于U型钢板桩施工的动态勘察技术,即在静压植桩机压入U型钢板桩的同时,利用与其配套的压入管理系统设备与软件对压桩数据进行监测和分析,从而反馈出地层强度等信息。数值模拟中,为了能利用工程中所得压桩阻力图谱来反推地层信息,归纳总结了不同土体在桩压入时的应力云图和压桩阻力规律。结果表明:压桩阻力规律与地层信息之间存在对应关系,据此可判断地层强度特征等信息,数值模拟也为后续的现场试验研究提供了依据。     

仪器柔度标定误差对杨氏模量压入识别的影响

针对材料杨氏模量仪器化压入识别的2种代表性方法——Oliver-Pharr方法和Ma方法,通过有限元数值模拟分析了仪器柔度标定误差对杨氏模量识别精度的影响。结果表明：仪器柔度及压入载荷越大,由标定误差导致的杨氏模量识别误差越大;当材料较软且压入深度较大时,仪器柔度的标定误差甚至可能导致材料杨氏模量的识别结果为负值;通过比较证明,Ma方法比Oliver-Pharr方法具有较低的仪器柔度敏感性和较高的测试精度。     

固体推进剂黏弹性本构模型及其有限元应用研究

基于时温等效原理和WLF方程建立推进剂黏弹性泊松比主曲线方程,进而建立考虑时间温度相关泊松比的推进剂本构模型。基于增量有限元方法,采用完全显式积分算法推导增量形式的黏弹性本构方程。根据MSC. Marc用户子程序编程规则,确定本构模型对应的一致切线刚度矩阵从而实现本构模型的有限元应用。先后通过固化降温以及点火增压工况,分别采用黏弹性泊松比以及弹性泊松比对药柱结构进行应力应变力学响应分析,并对比不同类型泊松比对应力应变场的影响。研究方法和结果可为发动机药柱的精细结构完整性分析提供参考。     

强激光辐照下双层壳体温度场和应力场的数值模拟

强激光照射下结构的热力学响应是激光应用技术的重要问题.本文采用三维有限元分析模型,对双层圆柱壳在强激光辐照下的温度场、应力场和位移场进行了数值模拟与分析.分析时考虑了材料参数随温度的变化特性,主要探讨了不同光斑直径下双层壳温度场的变化趋势,研究了外层壳厚度、热膨胀系数、弹性模量和泊松比等参数对内层壳光斑中心处温升、应力...     

材料性能对固体发动机结构完整性的影响

基于描述粘弹性材料特性的Burgers模型的本构关系以及基于该本构关系下的有限元方法 ,根据温度载荷和内压载荷的特点 ,分别建立了分析某固体发动机材料性能参数对结构完整性影响的有限元模型。应用MSC/NAS TRAN结构分析软件 ,详细分析了在温度和内压载荷作用下固体发动机材料性能参数对结构完整性的影响。在温度载荷的作用下 ,主要影响结构完整性的是推进剂的泊松比与热膨胀系数 ;在内压载荷作用下 ,主要影响结构完整性的是包覆层和推进剂的泊松比以及推进剂的初始模量。所得的结论可为固体发动机的生产设计提供参考     

微型抗拔桩桩土接触面模拟分析

为研究微型抗拔桩桩土接触面参数对其力学性质的影响,在现场单桩竖向抗拔静载试验的基础上,采用ANSYS面-面接触单元模拟桩土接触特性。研究表明:桩土接触黏聚力对侧摩阻力的影响远大于摩擦因数;桩对桩周土的影响范围与桩径成正比;桩身轴力随埋深的分布与桩长有关,桩长超过一定范围时,传递到下部的荷载较小。将模拟结果与试验结果进行对比,二者发展趋势较一致,说明ANSYS分析结果可为工程设计和施工提供借鉴和参考。     

单桩沉降的可靠度分析

桩体沉降的可靠度,是桩基极限状态设计法的重要指标,本文建立了计算土体参数空间变异性的方差函数公式,采用一次二阶矩法计算可靠性指标,分析了桩土刚度比,桩的长径比,土的自相关距离和土体变形模量变异性等因素对桩体沉降可靠度的影响。     

基于法向应力突变的抗滑桩土拱效应模型试验研究

土拱效应是抗滑桩与土相互作用的重要现象之一,将法向应力突变分析抗滑桩土拱效应的方法应用于埋入式钢管抗滑桩,进行了大比例尺模型试验。试验现象表明:抗滑桩后土压力发生突变,产生了土拱效应;总体上抗滑桩桩后土体上部的土拱效应较弱、下部较强;在一定范围内增大外荷载,桩间土拱效应随荷载增大而增强,但在此后继续增大外荷载,土压力突变现象和土拱效应均减弱。法向应力突变的方法可以进一步应用于埋入式抗滑桩土拱效应的研究。     

挤密桩地基非饱和黄土变形强度特性的三轴试验研究

用非饱和土三轴仪和GDS应力路径三轴仪对兰州张家台变电站工地挤密桩复合地基桩间非饱和黄土和原状黄土进行系统的试验研究,通过同时控制吸力和净室压力的三轴排水剪切试验,分析探讨了挤密桩间黄土和原状饱和黄土的应力-应变性状及强度规律,得到了各自的变形和强度参数,并将这些参数进行了比较和分析,利用规范推荐的方法量化了灰土挤密桩对桩间非饱和黄土在地基承载力方面的改善作用。     

电磁轨道发射装置磁热耦合数值计算方法

针对导轨式电磁发射装置动态发射过程中的物理场计算问题,基于发射装置的二维控制方程,推导出相应的有限元离散方程,并根据计算模型的特点,采用自由度平移法处理运动问题保证求解区域不变,建立了考虑摩擦热下的电磁-温度-运动耦合场有限元数值计算模型。根据模型计算得出了不同电枢运动下的电流密度及磁场分布,并分析了温度场在电枢轨道接触面的分布特性,结果表明:电枢运动速度越大,速度趋肤效应越明显,枢轨接触面处的电流密度、接触压强及温升越大。     

考虑非饱和特性的小浪底大坝边坡稳定分析

考虑斜墙粘土非饱和特性,利用非饱和土理论与方法,分析了小浪底大坝坝坡的稳定性.首先用非饱和土直剪仪研究了斜墙粘土的强度规律;其次用有限元法研究了稳定渗流与水位骤降时坝体内渗流场和孔压分布规律;最后用Mogenstem-Price法分析了大坝3个断面在3种工况下坝坡的稳定性.结果表明,非饱和斜墙粘土中的基质吸力提高了土的抗剪强度,增强了坝体的稳定性;但同时也对孔压分布产生影响,增大了饱和区,对坝体的稳定产生不利的影响.斜墙粘土的非饱和性对小浪底大坝的稳定总体是有利的.     

材料力学性能纳米压入测试仪器发展综述

综述了材料力学性能纳米压入测试仪器的发展现状。阐述了纳米压入测试技术的发展历程;从驱动、载荷测量和位移测量3方面对目前材料力学性能纳米压入测试仪器的基本结构进行了比较分析;介绍了材料力学性能纳米压入测试仪器集成技术,包括影响压入深度测量精度的集成技术、观测技术、大载荷模块和高温试验模块等;最后,对未来材料力学性能纳米压力测试仪器的发展趋势作了展望。     

斜锚桩与抗滑桩联合支挡结构的参数敏感性有限元分析

斜锚桩与抗滑桩联合支挡结构具有既能承受较大水平荷载,又能抵抗一定竖向变形的优点。运用数值模拟技术和强度折减法进行建模分析,对联合支挡结构的相关参数设置作出不同改变,如斜锚桩与水平方向夹角、桩径大小、锚固深度和桩间距等,研究了联合支挡结构的不同桩身参数对边坡稳定性产生的影响。计算结果表明:斜锚桩与水平方向的夹角宜为20°~45°,其锚固深度不宜过大且应嵌入理论破裂角以内稳定岩层不少于8 m,结构的桩间距宜为桩径的2~3倍。     

军用车辆行动部分疲劳寿命随机有限元分析

阐述了基于随机有限元的车辆行动部分可靠性原理及基本过程,将结构件的弹性模量、泊松比和几何尺寸等因素定义为随机场,并对其进行离散,同时分析了车辆行驶的典型路面的路面谱,利用随机有限元求解在不同的路面状况下车辆行动零部件的受力情况,得到了零部件危险点应力的随机分布和不同路面状况下疲劳可靠性,并对相关的实例进行分析。     

双材料界面裂纹的加料有限元方法

为解决求解双材料界面裂纹应力强度因子等断裂参量的困难,在常规单元位移模式中引入界面裂纹尖端位移场,构建加料界面裂纹单元和过渡单元的位移模式,推出了加料有限元方程。采用不同的加料单元和过渡单元配置方案,建立了方形板中心界面裂纹和矩形板单边斜界面裂纹的加料有限元模型,求解有限元方程直接得到应力强度因子,与解析解的结果对比,表明该方法具有较高的精度,可方便地推广应用于界面裂纹的计算分析中。