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横观各向同性岩土结构极限承载力的数值研究常江芳,楚锡华,徐远杰武汉大学土木建筑工程学院摘 要:基于Cosserat连续体,建立了描述横观各向同性岩土材料的弹塑性模型,在该模型中,弹性本构关系由5个变形参数描述,塑性阶段通过引入组构张量及加载方向建立了修正的Drucker-Prager准则.针对上述模型推导了一致性映射返回算法的迭代格式及模量矩阵,结合适用于Cosserat连续体的平面应变8节点减缩单元应用ABAQUS用户自定义单元接口UEL进行了数值实现.数值算例分析了各向异性程度和材料主方向对横观各向同性岩土结构的极限承载力和变形局部化模式的影响.结果表明,所建立模型能较好地模拟横观各向同性岩土结构的应变局部化行为,且较好地解决了伴随应变局部化现象出现的网格依赖性问题.关键词:岩土结构......
充水保压蜗壳结构联合承载三维非线性分析郭涛1,张立翔1,罗竹梅21. 昆明理工大学建筑工程学院2. 昆明理工大学冶金与能源工程学院摘 要:基于Drucker-Prager的弹塑性混凝土本构模型,采用简化算法对充水保压蜗壳进行三维非线性分析,通过超载计算,研究内水压力上升过程中蜗壳外围混凝土可能发生塑性区的危险部位及其塑性区扩展情况.结果表明,在设计内水压力作用下,外围混凝土仍处于弹性工作状态,结构的强度安全性较高;当超载系数大于1.15以后,混凝土塑性区出现并随着内水压力的增加,塑性区迅速增大,当超载系数达到1.7时,出现大面积贯穿性塑性区.座环上下环板附近,机墩根部与水轮机层交界处,由于混凝土较薄,而且属于应力集中区域,始终是塑性区出现的危险部位,应该给予重点关注.另外,当内水压力增高时,蜗壳进口直......
有限元分析在某矿山主巷道稳定性评价中的应用肖益盖1,2,佟磊41. 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司2. 金属矿山安全与健康国家重点实验室4. 南京栖霞山铅锌银矿摘 要:某矿山矿体埋深大,围岩稳定性差,基于巷道空间位置的复杂性和安全性考虑,采用岩体弹塑性破坏Drucker-Prager(简称D-P准则)准则,通过ANSYS 8.0有限元程序分析软件,进行三维非线性有限元数值模拟,对矿山主巷道的位移场,应力场进行数值分析,分析在应力场发生变化的条件下主巷道的塑性区,确定了巷道变形及围岩应力随着巷道埋深变化的关系.对主巷道稳定性进行分析和评估,最终确定了巷道稳定性随巷道埋深变化时主要影响部位及因素,可为矿山确定巷道支护参数提供指导.关键词:巷道;围岩稳定性;有限元分析;数值模拟;......
振动冲击下PDC切削齿在层理岩层的破岩仿真分析陈子贺1,张玉广2,于涛3,李玮1,秦国伟4,王旭东51. 东北石油大学石油工程学院2. 大庆油田有限责任公司采油工程研究院3. 大庆钻探工程公司钻井生产技术服务一公司4. 西安石油大学5. 中海油研究总院有限责任公司摘 要:层理岩层是钻井工程中经常遇到的一类岩层,存在地质条件复杂,非均质性强,软硬交错,地层倾角大等特点,PDC钻头在该类岩层破岩效率低,经常发生先期损失.为了提高PDC钻头在层理岩层的破岩效率,以Drucker-Prager准则作为岩石的本构关系,用有限元软件建立PDC切削齿在振动冲击下破岩的仿真模型,研究了层理岩层在PDC切削齿切削过程中的破碎情况及PDC切削齿在不同振动频率和冲击幅度下对层理岩层破岩效率的影响.研究表明:振动频率越高,破......
含平行币状裂纹复合材料的强度准则肖建强1,2,3,章青1,3,夏晓舟1,31. 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室2. 南京工程学院建筑工程学院3. 河海大学力学与材料学院摘 要:对于含平行币状裂纹材料表现出来的横观各向同性,引入Walpole’s基来表示和计算.通过构造能量密度支函数来定义复合材料的宏观应力,在非线性均质化方案中采用了基于能量原理的修正割线法,考虑了静水压力对偏应变的影响.研究了含微裂纹材料弹性刚度张量的三种解法:稀疏解法,MT法和PCW法,获得了含平行币状裂纹材料具有Drucker-Prager型式的宏观强度准则,研究结果表明,材料的弹性模量比和宏观摩擦系数随着裂纹的体积分数增加而减小,并且裂纹外形比越小,稀疏解法,MT法和PCW法对材料的弹性模量比和宏观摩擦系数预测曲......
块状金属玻璃Zr55Cu30Al10Ni5的微压痕尺寸效应郝毅1,冯露1,王静1,刘美华2,陈振飞1,赵阳11. 天津大学机械学院力学系2. 天津商业大学机械工程学院力学系摘 要:本文根据Drucker-Prager屈服准则建立了适用于压敏材料的低阶应变梯度塑性(CMSG)理论.在此基础上,通过ABAQUS用...于Drucker–Prager屈服准则的CMSG理论可以很好地预测金属玻璃Zr55Cu30Al10Ni5在微尺度下表现出来的压敏尺寸效应.关键词:CMSG理论;Drucker-Prager屈服准则;压敏尺寸效应;圆锥压痕;UMAT;......
基于卸荷试验路径的泥岩变形特征及数值计算李栋伟1,2,3,汪仁和1,2,3,范菊红31. 教育部矿山地下工程研究中心2. 安徽省矿山建筑重点实验室3. 安徽理工大学土木建筑学院摘 要:通过先固结后径向卸载的三轴剪切试验方法模拟煤矿泥岩巷道开挖过程中应力状态变化,在试验围压内,径向卸荷条件可以用Drucker-Prager强度准则较好地描述软岩破坏过程.蠕变试验结果表明:随偏应力水平的降低,蠕变速率明显减小,当偏应力水平较低时(1.0 MPa),轴向蠕变无变化,蠕变速率几乎为0;当轴应力较高时(3.5 MPa),泥岩蠕变过程经历减速,定常和加速蠕变3个阶段.根据试验提出了泥岩的弹黏塑流变本构模型,将泥岩的蠕变试验结果与计算值进行对比:两者变形规律完全一致且数值较吻合,从而验证了泥岩本构模型的正确性......
得到了Comsol数值模拟以及现场实测数据的验证.关键词:地下水库;人工坝体;极限水头;Drucker-Prager准则;...李家壕煤矿地下水库人工坝体稳定性研究白东尧1,2,鞠金峰3,许家林1,21. 中国矿业大学矿业工程学院2. 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室3. 中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心摘 要:针对人工坝体稳定性问题,以李家壕煤矿地下水库为工程背景,基于Drucker-Prager准则对人工坝体所能......
基于能量原理的砂岩破坏准则研究刘文博1,张树光1,郑大为1,赵洪达21. 辽宁工程技术大学土木工程学院2. 鞍钢集团矿业设计研究院有限公司摘 要:为了分析不同孔隙水压条件对砂岩应力-应变关系的影响,采用MTS812.03岩石试验机对饱和砂岩进行不同围压,孔隙水压常规三轴压缩试验,结合能量原理推导出适用于水岩耦合下砂岩破坏准则,并运用于数值模拟中进行分析验证.结果表明:由于岩石加载过程自身就是一个能量积聚与释放的过程,通过能量原理推导破坏准则,能更好地反映岩石破坏的真实情况,并通过引入孔隙水压影响系数,来弥补软件不能模拟由于水压造成的裂隙扩展过程的缺陷,最终通过对比分析得出,能量破坏准则的计算值与实际值相差小于5%,而Drucker-Prager与Hoek-Brown准则误差值最大达到了35.34%和......
,对深部砂岩试件进行了不同模拟深度,不同应力路径下的还原初始应力试验,得到了相应工况下深部砂岩试件的全应力-应变曲线,分析了相应的变形及强度特性.结果表明:在还原σz,σy,σx过程中,σz-εx,σz-εz,σz-εy曲线出现了长度不一的"平台"特征;深部砂岩试件峰值强度随着模拟深度的增加而增大;通过引入压裂系数,得出了从初始应力状态点到峰值强度点对应的体积变形量仅占初始应力状态下体应变的10%~20%;不同应力路径下,相比于Drucker-Prager准则,Mogi-Coulomb准则更适合描述岩石的强度特性.关键词:深部砂岩;真三轴试验;应力路径;力学特性;强度准则;......
