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金属玻璃高温变形过程中的结构无序化研究
1
作者 张浪渟 梁淑一 +1 位作者 Kato Hidemi 乔吉超 《力学学报》 北大核心 2026年第1期143-152,共10页
金属玻璃高温均匀变形行为与其玻璃转变、有序化、无序化等关键过程密切关联,是理解玻璃态本质和完善非晶力学理论体系的重要支撑.探索均匀变形过程中有序化与无序化的动态竞争有利于实现金属玻璃能量状态的定量调控.本研究基于扩展指... 金属玻璃高温均匀变形行为与其玻璃转变、有序化、无序化等关键过程密切关联,是理解玻璃态本质和完善非晶力学理论体系的重要支撑.探索均匀变形过程中有序化与无序化的动态竞争有利于实现金属玻璃能量状态的定量调控.本研究基于扩展指数经验方程和自由体积理论,通过动态力学分析仪对Pd_(20)Pt_(20)Cu_(20)Ni_(20)P_(20)金属玻璃恒定/递减应变速率条件下的拉伸-应力松弛循环过程进行研究.高温均匀流变过程中金属玻璃总变形由弹性、黏弹性和黏塑性分量构成,应力松弛过程中金属玻璃变形由弹性、黏弹性分量向塑性分量转换.通过真应力-真应变曲线峰值应力、应力松弛弛豫强度和自由体积缺陷浓度3个物理参量,阐明了变形过程中的能量状态演化规律.自由体积理论可以准确描述金属玻璃的均匀流变行为,黏弹性分量对应于结构无序化,而黏塑性应变对应于结构有序化.金属玻璃稳态流变阶段能量状态仅受温度和应变速率调控,与宏观热力学加载历史无关.提高应变速率可以实现更高程度的结构无序化,进而扩展其动力学非均匀性并加速弛豫速率. 展开更多
关键词 金属玻璃 变形 有序化 无序化 结构非均匀性
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轴对称结构极限上限分析的完全边光滑有限元法
2
作者 陈莘莘 张玮 胡英 《工程力学》 北大核心 2025年第12期26-33,共8页
根据极限分析的机动定理,该文建立了轴对称结构极限上限分析的完全边光滑有限元法。为了避免复杂的坐标映射和雅可比矩阵的计算,对形函数的偏导项和非偏导项分别采用光滑应变技术与光滑积分伪弱形式进行处理,从而将所有的域积分都转化... 根据极限分析的机动定理,该文建立了轴对称结构极限上限分析的完全边光滑有限元法。为了避免复杂的坐标映射和雅可比矩阵的计算,对形函数的偏导项和非偏导项分别采用光滑应变技术与光滑积分伪弱形式进行处理,从而将所有的域积分都转化为更为简单的边界积分。考虑了材料的不可压缩条件,并采用罚函数法将其引入。为了克服目标函数非光滑导致的计算困难,采用逐步识别刚性区和塑性区的方案,不断修正目标函数。数值算例结果表明:该文所提方法具有格式简单、计算效率高和收敛快等优点,并且对极度不规则单元同样可获得较高的计算精度。 展开更多
关键词 极限上限分析 轴对称结构 直接迭代算法 光滑有限元法 完全光滑技术
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冲击载荷下法兰连接螺栓结构强度评估方法 被引量：1
3
作者 陈景阳 李百洋 《航空动力学报》 北大核心 2025年第5期60-70,共11页
针对冲击载荷下法兰连接螺栓结构强度评估方法研究开展研究。设计并加工动态力学性能材料试验件,通过试验获取螺栓材料动态力学行为模型,试验表明螺栓用材料IN718具有明显的应变率强化效应,在中高应变率条件下,材料的屈服强度和抗拉强... 针对冲击载荷下法兰连接螺栓结构强度评估方法研究开展研究。设计并加工动态力学性能材料试验件,通过试验获取螺栓材料动态力学行为模型,试验表明螺栓用材料IN718具有明显的应变率强化效应,在中高应变率条件下,材料的屈服强度和抗拉强度均有所提高;设计并加工断裂力学模型标定试验件,通过试验表明不同应力状态下材料断裂力学试验表明螺栓用材料的断裂应变与材料所受应力空间状态相关。并建立考虑应力三轴度和罗德角的螺栓材料断裂力学模型。最终基于上述材料试验结果结合仿真建立起螺栓冲击载荷下强度评估方法。通过冲击试验结果与评估分析结果对比表明,在给定冲击载荷条件下,所建立的综合考虑螺栓材料动态力学性能和断裂力学性能的评估结果与试验结果吻合,在1500 J冲击能量下,螺栓未发生断裂。而传统力学评估方法结果表明螺栓发生断裂,评估结果偏于保守。 展开更多
关键词 冲击载荷 法兰连接螺栓 动态力学性能 断裂力学模型 冲击试验验证 强度评估方法
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非晶合金中弹性模量特征及结构状态演化分析
4
作者 郝奇 杨东升 +2 位作者 Eloi Pineda Vitaly A.Khonik 乔吉超 《力学学报》 北大核心 2025年第4期948-957,共10页
非晶态固体物理老化对于理解其玻璃转变.力学变形和晶化行为至关重要,核心在于如何构建老化模型以帮助理解弛豫机制和预测材料力学.物理性能的演化.通过对Zr_(46)Cu_(46)Al_(8)非晶合金室温到过冷液相区剪切模量测试和动态力学参量测试... 非晶态固体物理老化对于理解其玻璃转变.力学变形和晶化行为至关重要,核心在于如何构建老化模型以帮助理解弛豫机制和预测材料力学.物理性能的演化.通过对Zr_(46)Cu_(46)Al_(8)非晶合金室温到过冷液相区剪切模量测试和动态力学参量测试,探究了非晶合金升温过程中的结构状态演化.假设剪切模量变化量正比于缺陷浓度变化,进而计算获得缺陷浓度随温度演化.当前工作考虑物理老化过程中缺陷浓度向平衡态演化服从一阶动力学,并假设特征时间的Arrhenius温度依赖性,半定量计算了非晶合金缺陷浓度的温度依赖性.研究结果表明,等构型状态下晶态及非晶态合金剪切模量均随温度近似线性减小.铸态非晶合金剪切模量随温度演化表现为3个典型区域:深玻璃态等构型条件下剪切模量近似线性降低,中间温度区域老化导致剪切模量相对升高和玻璃转变温度之上剪切模量急剧减小.剪切模量弛豫与缺陷浓度演化密切相关,当前基于一阶动力学所构建老化模型计算所得缺陷浓度演化与基于剪切模量数据所得缺陷演化数据吻合.此外基于动态力学参量的温度依赖性分析,分析了老化对复模量演化的影响,指出当前体系中的过剩尾行为源于老化导致的模量变化和α弛豫谱特征变化,而非一般意义上的次级弛豫行为. 展开更多
关键词 非晶合金 弹性模量 缺陷 老化
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用统一强度理论求厚壁圆筒和厚壁球壳的极限解 被引量：24
5
作者 赵均海 张永强 +1 位作者 廖红建 尹征南 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2000年第1期157-161,共5页
采用俞茂宏统一强度理论分析了厚壁圆筒和厚壁球壳的极限荷载 ,得出了统一解形式。利用此解可以合理地得出不同材料的相应解 ,它既可以适用于拉压强度相等的材料 ,也可以适用于拉压强度不相等的材料 ,并且能充分发挥材料性能 ,从而减轻... 采用俞茂宏统一强度理论分析了厚壁圆筒和厚壁球壳的极限荷载 ,得出了统一解形式。利用此解可以合理地得出不同材料的相应解 ,它既可以适用于拉压强度相等的材料 ,也可以适用于拉压强度不相等的材料 ,并且能充分发挥材料性能 ,从而减轻结构重量 。 展开更多
关键词 统一强度理论 厚壁圆筒 厚壁球壳 极限荷载
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内压和面内弯矩作用下含局部减薄弯头塑性极限载荷的有限元分析 被引量：21
6
作者 陈钢 张传勇 刘应华 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2005年第2期43-49,共7页
局部减薄是一种压力管道表面常见的体积型缺陷,它不仅会降低管道的承载能力,而且还可能引起管道破坏,导致严重的事故。采用数值分析方法,对内压和面内弯矩作用下含局部减薄弯头的极限载荷进行了研究,分析了载荷组合、缺陷形状、位置、... 局部减薄是一种压力管道表面常见的体积型缺陷,它不仅会降低管道的承载能力,而且还可能引起管道破坏,导致严重的事故。采用数值分析方法,对内压和面内弯矩作用下含局部减薄弯头的极限载荷进行了研究,分析了载荷组合、缺陷形状、位置、尺寸对弯头极限承载能力的影响,讨论了导致弯头破坏的典型失效模式。计算结果为含缺陷弯头的安全评定提供了一定的理论依据。 展开更多
关键词 弯头 局部减薄 塑性极限载荷 数值分析 失效模式
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在复杂应力状态下厚壁圆筒的极限分析 被引量：7
7
作者 冯剑军 张俊彦 +2 位作者 张平 谭援强 韩利芬 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2004年第5期188-192,共5页
应用双剪统一强度理论,考虑材料的拉压异性和同性,推导了在内压力和轴力联合作用下的厚壁圆筒的塑性极限载荷计算公式,并且绘制了其极限载荷线图。在这些计算公式中,当其系数取不同的值时,就能得到按Tresca屈服准则、线性逼近的Mises屈... 应用双剪统一强度理论,考虑材料的拉压异性和同性,推导了在内压力和轴力联合作用下的厚壁圆筒的塑性极限载荷计算公式,并且绘制了其极限载荷线图。在这些计算公式中,当其系数取不同的值时,就能得到按Tresca屈服准则、线性逼近的Mises屈服准则和双剪应力屈服准则的计算结果。应用其极限载荷线图,根据其承受的载荷大小,就能判断厚壁圆筒是否达到了屈服极限状态。绘制了在不同屈服准则下的极限载荷线图,以便对其差异进行比较。 展开更多
关键词 极限分析 屈服准则 双剪统一强度理论 厚壁圆筒 极限载荷
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确定实际极限载荷的零曲率准则 被引量：51
8
作者 章为民 陆明万 张如一 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 1989年第2期152-160,共9页
本文提出一种确定实际极限载荷的零曲率准则.做了六个球壳—接管钢制模型试验.利用这些试验结果和取自其它文献的试验数据对新准则和已被提出的各种准则进行了比较、讨论.结果表明:(1)零曲率点是实验曲线上的一个特征点,新准则是一种不... 本文提出一种确定实际极限载荷的零曲率准则.做了六个球壳—接管钢制模型试验.利用这些试验结果和取自其它文献的试验数据对新准则和已被提出的各种准则进行了比较、讨论.结果表明:(1)零曲率点是实验曲线上的一个特征点,新准则是一种不含任意人为系数的客观准则.(2)用新准则确定的极限载荷的分散性比其他准则为小. 展开更多
关键词 载荷 零曲率 塑性
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考虑材料拉压异性的固支圆板塑性极限统一解 被引量：11
9
作者 魏雪英 俞茂宏 +1 位作者 王延斌 徐栓强 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2001年第1期78-83,共6页
本文采用最新的统一强度理论求出了固支圆板的塑性极限荷载,内力场及速度场的统一解;得出了强度理论参数b及材料的不同拉压比a对塑性极限的影响曲线。所给出的解可以灵活地适用于各种不同特性的材料及机械、土木、航空等工程的相关结构... 本文采用最新的统一强度理论求出了固支圆板的塑性极限荷载,内力场及速度场的统一解;得出了强度理论参数b及材料的不同拉压比a对塑性极限的影响曲线。所给出的解可以灵活地适用于各种不同特性的材料及机械、土木、航空等工程的相关结构中。文献中已有的Tresca解,Mises解和双剪统一屈服准则解均为本文的特例,本文的统一解还给出了一系列新的结果。统一解大于Tresca,Mohr-Coulomb的单剪理论解,它可以更好地发挥材料的强度潜力,工程应用可以取得明显的经济效益。 展开更多
关键词 统一强度理论 固支圆板 塑性极限 拉压比 材料 拉压异性
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基于双剪统一强度理论的厚壁圆筒塑性极限载荷分析 被引量：8
10
作者 冯剑军 张俊彦 +1 位作者 张平 韩利芬 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第2期208-212,共5页
应用双剪统一强度理论 ,考虑材料的拉压异性和同性 ,推导了在内压和轴力联合作用下的厚壁圆筒的塑性极限载荷表达式 .在该表达式中 ,当其系数取不同的值时 ,就能得到按Tresca屈服准则、线性逼近的Mises屈服准则和双剪应力屈服准则进行... 应用双剪统一强度理论 ,考虑材料的拉压异性和同性 ,推导了在内压和轴力联合作用下的厚壁圆筒的塑性极限载荷表达式 .在该表达式中 ,当其系数取不同的值时 ,就能得到按Tresca屈服准则、线性逼近的Mises屈服准则和双剪应力屈服准则进行计算的结果 . 展开更多
关键词 双剪统一强度理论 厚壁圆简 屈服准则 极限载荷 材料力学 拉压异性 抗压同性
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内压下含局部减薄等径三通极限载荷的数值分析 被引量：7
11
作者 王飞 陈钢 +1 位作者 刘应华 岑章志 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2005年第5期218-224,共7页
采用弹塑性有限元方法,分析并验证了内压下无缺陷等径三通的塑性极限载荷,同时针对含局部减薄等径三通,系统地分析了局部减薄的尺寸、位置等因素对等径三通的塑性极限载荷的影响,得到了局部减薄对等径三通塑性极限载荷的影响规律,并分... 采用弹塑性有限元方法,分析并验证了内压下无缺陷等径三通的塑性极限载荷,同时针对含局部减薄等径三通,系统地分析了局部减薄的尺寸、位置等因素对等径三通的塑性极限载荷的影响,得到了局部减薄对等径三通塑性极限载荷的影响规律,并分析了几种含局部减薄等径三通塑性破坏的典型失效模式。研究结果可为含局部减薄等径三通结构设计和安全评定提供理论依据和数值参考。 展开更多
关键词 极限分析 弹塑性有限元法 等径三通 局部减薄 失效模式
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复杂载荷下无缺陷弯管的塑性极限载荷 被引量：21
12
作者 郭茶秀 王学生 +1 位作者 王定标 李培宁 《压力容器》 2001年第4期8-11,共4页
利用Von -Mises屈服准则 ,推导出内压和扭矩联合载荷以及内压、弯矩、扭矩联合载荷作用下弯管的塑性极限载荷方程式 ,经过简化后可得到任一单个载荷、两个或三个载荷共同作用下的塑性极限载荷。有关实验验证了理论的正确。本文为充分挖... 利用Von -Mises屈服准则 ,推导出内压和扭矩联合载荷以及内压、弯矩、扭矩联合载荷作用下弯管的塑性极限载荷方程式 ,经过简化后可得到任一单个载荷、两个或三个载荷共同作用下的塑性极限载荷。有关实验验证了理论的正确。本文为充分挖掘弯管的塑性极限承载能力提供了理论依据 。 展开更多
关键词 弯管 塑性极限载荷 内压 扭矩 弯矩 化工管道
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钢框架整体结构的抗火极限安全分析 被引量：5
13
作者 张宏涛 张荣钢 +5 位作者 白玉星 徐秉业 王晓纯 徐彤 张素枝 高建岭 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2008年第8期121-126,共6页
基于塑性极限上限分析,利用基本破坏机构迭加的方法,通过求解非线性规划问题对石油化工装置的钢框架结构进行了抗火极限分析研究。钢框架结构不仅包含了普通的平面框架结构,还有复杂的空间框架结构。并使用FORTRAN语言编制了钢框架的计... 基于塑性极限上限分析,利用基本破坏机构迭加的方法,通过求解非线性规划问题对石油化工装置的钢框架结构进行了抗火极限分析研究。钢框架结构不仅包含了普通的平面框架结构,还有复杂的空间框架结构。并使用FORTRAN语言编制了钢框架的计算程序。与试验结果的对比和典型算例表明该方法简单有效,可以为钢框架整体结构抗火设计提供理论依据和计算方法。 展开更多
关键词 上限分析 非线性规划 空间框架结构 钢框架整体结构 抗火分析
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拉压强度不等材料的厚壁圆筒的统一极限解 被引量：13
14
作者 赵均海 张永强 +1 位作者 李建春 廖红建 《力学与实践》 CSCD 北大核心 1999年第6期45-47,共3页
采用俞茂鋐统一强度理论分析了厚壁圆筒的极限荷载，得出统一解形式，它既可以适用于拉压强度相等的材料，也可以适用于拉压强度不相等的材料．
关键词 拉压强度 统一强度理论 厚壁圆筒 极限荷载
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填埋场封场覆盖系统稳定性统一分析模型构建及应用研究 被引量：4
15
作者 万勇 薛强 +3 位作者 陈亿军 张乾 赵颖 刘磊 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1636-1644,共9页
为探讨不同界面形式下有限长与无限长填埋场边坡封顶覆盖系统稳定特性,通过模型试验确定了不同边坡长度下界面分别为土工膜和三维网时封场覆盖系统的破坏模式与失稳坡度。基于试验结果建立了覆盖系统的许可破坏模式及其速度场,利用极限... 为探讨不同界面形式下有限长与无限长填埋场边坡封顶覆盖系统稳定特性,通过模型试验确定了不同边坡长度下界面分别为土工膜和三维网时封场覆盖系统的破坏模式与失稳坡度。基于试验结果建立了覆盖系统的许可破坏模式及其速度场,利用极限分析上限法建立了考虑界面强弱特性以及坡长有限与无限形式的覆盖系统稳定性统一分析模型,并利用模型试验结果对该理论进行验证。运用文中提出的理论模型对新型环保的垃圾填埋场封场覆盖生态污泥腾发覆盖技术(EST)中防护基材稳定性进行定量分析。研究结果表明:覆盖层失稳时,滑移面分为上、下两段,上段为平行于坡面的直线,下段为位于覆盖层内部近似为与坡面成一定夹角的直线;减小边坡长度能使覆盖系统稳定特性提高,但减小覆盖层厚度对覆盖系统稳定的增减影响与界面强弱形式有关;覆盖系统稳定特性主要由界面抗剪强度控制,增加基材强度并不能大幅度提升覆盖系统稳定特性,且增加界面黏聚力对覆盖系统稳定贡献明显优于增加界面摩擦系数。 展开更多
关键词 填埋场 覆盖系统 模型试验 稳定 极限分析上限法 EST技术
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薄壁管道爆破压力的强度差异效应与强度准则影响 被引量：12
16
作者 金乘武 王立忠 张永强 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2012年第11期1266-1274,共9页
在有限变形理论的框架内,基于统一强度准则对在内压作用下的薄壁管道的塑性失效进行了分析.考虑强度差异效应和强度准则对爆破压力的影响,得到了两端封闭薄壁长圆管道的爆破压力的解析解.此外,在统一强度准则的基础上,在内压作用下的两... 在有限变形理论的框架内,基于统一强度准则对在内压作用下的薄壁管道的塑性失效进行了分析.考虑强度差异效应和强度准则对爆破压力的影响,得到了两端封闭薄壁长圆管道的爆破压力的解析解.此外,在统一强度准则的基础上,在内压作用下的两端开口薄壁长圆管道的爆破压力解析解也被导出.经过讨论,发现对于受内压的两端封闭管道,不同的强度准则和强度拉压异性对其爆破压力的影响是显著的,而对于受内压的两端开口管道,其爆破压力则不受强度准则的具体形式和强度差异的影响. 展开更多
关键词 爆破压力 统一强度准则 薄壁管道 有限应变
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内压斜接管结构塑性极限载荷的研究 被引量：9
17
作者 李楠 焦厚骏 桑芝富 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期970-974,共5页
对30°、45°、60°三台斜接管容器在内压作用下的塑性变形特征、塑性极限载荷进行试验及非线性有限元数值研究。结果提供三台试验设备塑性变形的规律,在内压作用下截交区发生明显的塑性变形,纵向截面内发生径向收缩,而横... 对30°、45°、60°三台斜接管容器在内压作用下的塑性变形特征、塑性极限载荷进行试验及非线性有限元数值研究。结果提供三台试验设备塑性变形的规律,在内压作用下截交区发生明显的塑性变形,纵向截面内发生径向收缩,而横截面发生径向鼓胀,接管与筒体截交角θ增大;危险位置出现在结构纵向截面的锐角侧;在相同结构尺寸下,结构的塑性极限载荷随θ增大而增大;同时提供三台试验设备塑性极限载荷的数值,为分析设计提供参考及依据。 展开更多
关键词 斜接管 塑性极限载荷 试验研究 数值模拟
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含缺陷结构的塑性极限分析 被引量：9
18
作者 刘应华 岑章志 徐秉业 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 1999年第3期211-218,共8页
结合极限分析中的数学规划理论和有限元技术，提出了三维含缺陷结构极限分析的数学规划方法，并采用罚函数法引入塑性不可压条件．对于考虑多组独立变化载荷联合作用的情况，提出了加载路径射线辐射求解方案，并基于这种射线辐射状的加... 结合极限分析中的数学规划理论和有限元技术，提出了三维含缺陷结构极限分析的数学规划方法，并采用罚函数法引入塑性不可压条件．对于考虑多组独立变化载荷联合作用的情况，提出了加载路径射线辐射求解方案，并基于这种射线辐射状的加载路径，推导了多组载荷联合作用下结构塑性极限上限分析的数学规划格式，编制了相应的有限元程序．文中的数值结果表明了该方法的正确性与有效性． 展开更多
关键词 极限分析 完整性评价 塑性 缺陷结构
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岩土边坡稳定的机动极限分析方法 被引量：5
19
作者 张宏涛 纪洪广 +1 位作者 王金安 刘应华 《金属矿山》 CAS 北大核心 2010年第4期53-57,80,共6页
提出了一种基于上限分析的岩土边坡稳定有限元数值分析方法。基于Mohr-Coulumb屈服准则,将塑性极限分析中的机动极限定理以及有限元方法运用到岩土边坡稳定分析中,通过把外载或自重的超载系数作为目标函数,最终将上述问题归结为求解一... 提出了一种基于上限分析的岩土边坡稳定有限元数值分析方法。基于Mohr-Coulumb屈服准则,将塑性极限分析中的机动极限定理以及有限元方法运用到岩土边坡稳定分析中,通过把外载或自重的超载系数作为目标函数,最终将上述问题归结为求解一个带等式约束的非线性规划问题。借助数学规划中的非线性理论,可构造出上述问题的直接迭代求解算法。最后给出了相关算例的分析,计算结果表明该方法能为岩土边坡的工程设计和分析提供一种有效计算手段。 展开更多
关键词 边坡稳定 机动极限分析 有限元 数学规划方法
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固支圆板在线性荷载作用下的极限解 被引量：4
20
作者 赵均海 张兆强 +1 位作者 魏雪英 刘彦东 《长安大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期81-86,共6页
采用统一强度理论,对线性荷载的两种不同分布形式作用下的固支圆板进行了弹塑性分析,分别得出了相应的统一解形式以及统一强度理论参数b和拉压强度比α对塑性极限的影响曲线。当α一定时,极限荷载随b的增大而增大;当b一定时,极限荷载随... 采用统一强度理论,对线性荷载的两种不同分布形式作用下的固支圆板进行了弹塑性分析,分别得出了相应的统一解形式以及统一强度理论参数b和拉压强度比α对塑性极限的影响曲线。当α一定时,极限荷载随b的增大而增大;当b一定时,极限荷载随α的增大而减小。所给出的统一解具有普遍性,既可以适用于拉压强度不等的材料,也可以适用于拉压强度相等的材料。选择不同的参数b,可以得到一系列从单剪到双剪应力强度理论的极限荷载,b=0和b=1分别为下限解和上限解。计算结果表明,应用统一强度理论可以得出更符合材料性质的极限荷载,可以更好地发挥材料的强度潜力,在工程应用中取得显著的经济效益。 展开更多
关键词 塑性力学 统一强度理论 塑性极限 固支圆板 线性分布荷载
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