考慮復雜力學行為下砂土中打入樁性狀研究結題摘要

打入樁作為一種重要的基礎形式，近年來在海洋石油平臺、跨江跨海大橋、風輪發(fā)電機組以及其它近海工程中得到了廣泛的應用。但是大量的工程實例數(shù)據(jù)表明基于傳統(tǒng)設計方法的打入樁，其豎向承載力具有較差的可靠性，根本原因是未能考慮樁打入過程的影響以及深入了解樁側界面應力和周圍土中應力場分布特性。砂性土中的豎向受荷，其工作性狀與砂土的復雜力學特性和本構行為密切相關，尤其當需要考慮復雜應力路徑下樁土共同作用，包括樁土界面剪切帶內(nèi)材料復雜力學特性的影響時。本申請項目擬通過模型試驗研究和數(shù)值模擬方法，結合申請人的已有研究基礎，考慮砂土宏細觀本構力學特性下，深入開展砂土中豎向受荷樁特性研究，以進一步揭示打入樁性狀的影響機理，包括應力場分布及強化和退化規(guī)律、樁界面剪切失效機制性狀和承載力時效特性等。研究成果為進一步完善樁的設計理論提供可靠依據(jù)，具有重要的科學意義和應用價值。 2100433B

打入樁作為一種重要的基礎形式，近年來在海洋石油平臺、跨江跨海大橋、風.輪發(fā)電機組以及其它近海工程中得到了廣泛的應用。但是大量的工程實例數(shù)據(jù)表明基于傳統(tǒng).設計方法的打入樁，其豎向承載力具有較差的可靠性，根本原因是未能考慮樁打入過程的影.響以及深入了解樁側界面應力和周圍土中應力場分布特性。砂性土中的豎向受荷樁，其工作.性狀與砂土的復雜力學特性和本構行為密切相關，尤其當需要考慮復雜應力路徑下樁土共同.作用，包括樁土界面剪切帶內(nèi)材料復雜力學特性的影響時。本申請項目擬通過模型試驗研究.和數(shù)值模擬方法，結合申請人的已有研究基礎，考慮砂土宏細觀本構力學特性下，深入開展.砂土中豎向受荷樁特性研究，以進一步揭示打入樁性狀的影響機理，包括應力場分布及強化.和退化規(guī)律、樁界面剪切失效機制性狀和承載力時效特性等。研究成果為進一步完善樁的設.計理論提供可靠依據(jù)，具有重要的科學意義和應用價值。

引用隨機模型對交通荷載進行模擬和計算，針對動力下軟基中管道系統(tǒng)的特笥，利用非線性動態(tài)有限元和數(shù)值藕合方法，建立交通荷載作用下管土藕合分析模型，并利用理論分析、數(shù)值計算、仿真模擬試驗及結合工程現(xiàn)場測試等手段，研究交通荷載作用下軟土地基中輸注管道的力學性狀和運行規(guī)律，實現(xiàn)輸流管道的優(yōu)化設計、施工與運行的動態(tài)控制。 2100433B

內(nèi)容簡介

• 出版社： 華南理工大學出版社

• ISBN：9787562362241

• 版次：1

• 商品編碼：12694853

• 品牌：華南理工大學出版社

• 包裝：平裝

• 開本：16開

• 出版時間：2020-06-01

• 用紙：膠版紙

• 頁數(shù)：104

• 字數(shù)：314000

內(nèi)容簡介

本著作將圍繞高鉻鋼材料在高溫和復雜載荷條件下的熱力學行為，系統(tǒng)介紹作者近年來在理論研究、實驗觀測和數(shù)值模擬等方面的一些研究工作，主要內(nèi)容包括：1. 高鉻鋼材料在應力控制下的蠕變-疲勞交互實驗（包括實驗條件、實驗方案和實驗結果等）及損傷機理分析；2. 面向高鉻鋼材料的耦合蠕變-粘塑性應變本構模型、三階段蠕變本構模型和統(tǒng)一多機制連續(xù)損傷理論模型的建立，以及模型中材料參數(shù)的確定與優(yōu)化；3. 基于求解模型本構方程的數(shù)值積分算法設計和有限元程序開發(fā)，完成了高鉻鋼材料局部熱力學響應預測，以及高鉻鋼構件整體熱力學行為的有限元模擬；4. 面向高鉻鋼構件的多軸疲勞分析方案的設計與開發(fā)。

目錄

第1章 緒論

1.1 高鉻鋼材料的應用背景

1.2 高鉻鋼材料力學性能的實驗研究

1.2.1 高鉻鋼材料蠕變性能的實驗研究

1.2.2 高鉻鋼焊接件的第IⅣ型蠕變斷裂

1.2.3 高鉻鋼材料疲勞性能的實驗研究

1.2.4 高鉻鋼材料蠕變一疲勞交互損傷的實驗研究

1.3 高鉻鋼材料力學行為的理論研究

1.3.1 高鉻鋼材料蠕變行為的理論研究

1.3.2 高鉻鋼材料循環(huán)粘塑性行為的理論研究

1.3.3 疲勞準則與工程構件的疲勞壽命預測

第2章 高鉻鋼材料蠕變-疲勞交互作用的實驗研究與分析

2.1 高鉻鋼材料的應力控制蠕變-疲勞交互實驗

2.1.1 實驗試樣與設備

2.1.2 實驗方案與結果

2.2 高鉻鋼材料的蠕變-疲勞循環(huán)應變分析

2.2.1 高鉻鋼試樣的應力-應變循環(huán)曲線

2.2.2 循環(huán)應變的劃分與實驗結果分析

2.3 高鉻鋼材料的蠕變-疲勞應變能密度分析

2.3.1 蠕變-疲勞應變能密度分析

2.3.2 應變能密度與材料損傷的關系

2.4 高鉻鋼材料蠕變-疲勞損傷的微觀機理分析

2.4.1 Grade92鋼蠕變一疲勞損傷的微觀分析

2.4.2 X12CrMoWVNbN10-1-1鋼蠕變-疲勞損傷的微觀分析

第3章 高鉻鋼材料的耦合蠕變-粘塑性應變本構模型

3.1 耦合蠕變-粘塑性應變本構模型的理論框架

3.1.1 基于應力型變量的本構方程組

3.1.2 基于應變型變量的本構方程組

3.2 求解本構方程組的數(shù)值積分算法

3.2.1 數(shù)值積分算法設計

3.2.2 算法一致切向模量的計算

3.3 本構模型中材料參數(shù)的確定

3.3.1 基于應力分區(qū)的材料參數(shù)確定方案

3.3.2 與蠕變相關的材料參數(shù)的確定

3.3.3 與粘塑性應變相關的材料參數(shù)的確定

3.4 高鉻鋼材料的局部熱力學響應模擬

第4章 高鉻鋼樣品/構件熱力學行為的有限元模擬

4.1 三維控制方程組及其弱形式

4.2 有限元計算方案與數(shù)值模擬示例

4.3 ANSYS Usermat 子程序的二次開發(fā)

4.4 高鉻鋼構件整體熱力學行為的有限元模擬

4.4.1 高鉻鋼管在應變控制循環(huán)加載實驗中的力學行為模擬

4.4.2 高鉻鋼焊接件在長期蠕變實驗中的力學行為模擬

4.4.3 高鉻鋼集管部件/焊接件的熱力學行為模擬

第5章 面向高鉻鋼構件的多軸疲勞分析方案

5.1 多軸疲勞分析方案的模塊化結構

5.2 多軸疲勞分析方案中采用的疲勞準則

5.2.1 基于關鍵平面的多軸疲勞準則簡介

5.2.2 疲勞壽命評估模塊中采用的多軸疲勞準則

5.3 多軸疲勞準則中材料參數(shù)的確定

5.3.1 典型實驗中疲勞準則的應用分析

5.3.2 加載方式對參數(shù)值的影響分析

5.4 多軸疲勞分析方案的程序開發(fā)

5.4.1 多軸疲勞分析程序開發(fā)流程

5.4.2 空間方位角的迭代離散算法

5.4.3 LC和MCC方案的算法實現(xiàn)

5.4.4 基于ANSYS后處理功能的疲勞壽命評估結果展示

5.5 多軸疲勞分析程序的應用示例

5.5.1 單軸循環(huán)加載條件下高鉻鋼材料疲勞壽命預測

5.5.2 高鉻鋼材料蠕變-疲勞交互損傷研究

5.5.3 管狀高鉻鋼樣品應變控制循環(huán)加載條件下的疲勞壽命預測

5.5.4 高鉻鋼集管部件在應力控制循環(huán)加載條件下的疲勞壽命預測

第6章 高鉻鋼材料的三階段蠕變本構模型

6.1 三階段蠕變本構模型的理論框架

6.2 數(shù)值積分算法設計

6.3 模型中材料參數(shù)的確定

6.4 高鉻鋼材料及構件的蠕變行為模擬

6.4.1 高鉻鋼材料的蠕變響應預測

6.4.2 高鉻鋼集管部件的蠕變行為模擬

第7章 多機制連續(xù)損傷理論模型及其在高鉻鋼損傷評估中的應用

7.1 多機制連續(xù)損傷模型的熱力學建模方案

7.1.1 多機制連續(xù)損傷模型的基本假設

7.1.2 狀態(tài)勢函數(shù)和模型本構方程

7.1.3 耗散型內(nèi)部變量的本構發(fā)展方程

7.2 關于各向異性損傷狀態(tài)的討論

7.2.1 二階對稱損傷張量的引入

7.2.2 含張量型損傷變量的本構方程組

7.3 數(shù)值積分算法設計

7.4 多機制連續(xù)損傷模型中材料參數(shù)的確定

7.5 高鉻鋼材料局部熱力學響應預測

7.5.1 單軸循環(huán)加載實驗

7.5.2 單軸恒定加載實驗

7.5.3 含拉伸應力保載的蠕變-疲勞交互實驗

第8章 面向多機制連續(xù)損傷模型的材料參數(shù)優(yōu)化程序設計

8.1 耦合延展一疲勞連續(xù)損傷模型

8.2 材料參數(shù)優(yōu)化程序設計與模型預測

8.3 損傷相關參數(shù)的確定與模型預測

參考文獻