设计了3组不同配比活性粉末混凝土(RPC)试件,研究了钢纤维对RPC试件力学性能的影响,分析了RPC抗压本构关系,并提出了新的RPC抗拉本构方程。在此基础上设计了矩形梁抗弯承载力试验,研究了钢纤维对RPC梁的延性、韧性、承载力和抗裂性能的影响。结果表明:掺钢纤维RPC梁的开裂荷载、屈服荷载及极限承载力较未掺钢纤维RPC梁均提升了20%以上,构件的裂缝宽度能够控制在0.1 mm以内。

从Brinson本构理论出发,将材料沿构件的纵向等效成若干纤维丝的组合,并假定在受力时由这些纤维丝组合而成的横断面上的应变大小沿着截面高度呈线性变化,即同一横断面的变形符合平截面假定,从而建立起形状记忆合金在弯矩作用下截面上的应力沿截面高度的关系式.通过实例分析,认为构件在弯矩作用下横断面上的应力沿截面高度呈非线性分布,并有明显的相变点;同时发现在相同的应变情况下,加载时的应力明显大于卸载时应力,出现应力滞后,因此认为形状记忆合金可以作为弯矩作用下的耗能材料.

利用引入不同逆热力学中反耗散概念和适当构造Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ自由能表达式，推导了一单轴粘塑性损伤本构模型，经过讨论和试算，表明该模型能够描述蠕变的初始，稳定和加速三个阶段。

为了研究瓦楞纸板与泡沫塑料所组成的串联缓冲系统的冲击响应，引入虚拟质量，利用Runge-Kutta法对系统动力学方程进行求解．由试验得到BC双瓦楞纸板和发泡聚乙烯准静态与动态应力一应变关系，建立它们的单轴本构关系．研究串联缓冲系统的冲击响应，试验结果与模型预测值吻合较好．对串联缓冲系统进行体积优化分析，并与发泡聚乙烯系统的优化结果进行比较．结果表明：若不考虑瓦楞纸板的缓冲作用，仅对发泡聚乙烯分析，则会造成资源的浪费．

为研究串联缓冲结构的压缩响应,基于缓冲材料的本构关系,提出虚拟质量方法.该方法通过引入虚拟质量,将串联缓冲结构的准静态压缩用动态方程表示,并采用Runge-Kutta法求解.对EBE楞瓦楞纸板和发泡聚乙烯的3种组合串联板的等效应力-应变关系进行分析,计算结果与试验数据吻合较好,验证了提出方法的有效性;分析讨论串联数量和串联顺序对等效应力-应变曲线的影响,计算结果表明,瓦楞纸板串联结构的等效应力-应变曲线上峰值点数等于串联结构中瓦楞芯纸的数目,而发泡聚乙烯串联结构的应力-应变曲线不随串联数的变化而变化,材料的串联顺序对串联缓冲结构的等效性能影响不大.

植钢锚固技术是一种新型的加固技术,本文基于植筋技术的研究,通过混凝土锚固型钢的静力拉拔实验,得到了不同型号角钢在不同强度等级混凝土下的植钢锚固的荷载-滑移全过程曲线。试验的破坏形式有两类:型钢拉断破坏和型钢与胶的界面滑移破坏,在不同破坏形式下荷载滑移曲线为三段式。并分析了型钢混凝土界面的粘结破坏机理。提出线荷载-滑移本构关系作为植钢锚固技术的粘结滑移本构关系,该关系式可用于指导有限元计算。

通过微机控制电液伺服机(300k N)对150mm×150mm×300mm泡沫混凝土棱柱体进行了轴心单轴压缩试验,测得泡沫混凝土弹性模量、应力-应变本构关系等力学性能。在ABAQUS中建立与实验尺寸相同的泡沫混凝土棱柱体三维模型,并设置泡沫混凝土材料本构关系参数。对模型采用时间-位移的线性加载方法进行了单轴轴心压缩模拟,以验证ABAQUS中泡沫混凝土模型的正确性。通过对模型输出的荷载-时间曲线、荷载-位移曲线、应力-塑性应变曲线分析表明,设置的ABAQUS泡沫混凝土模型能较好地模拟泡沫混凝土轴心单轴压缩实验结果。

对废弃纤维再生混凝土力学性能及其单轴受压本构关系进行了试验研究。通过8组废弃纤维再生混凝土配合比试验,研究了抗压强度、弹性模量、泊松比和峰值应变随纤维长度、骨料用量和纤维掺量改变时的变化规律;采用数据拟合的方法建立了废弃纤维再生混凝土抗压强度、弹性模量、泊松比和峰值应变随纤维长度、骨料用量和纤维掺量而改变的函数关系式,并与GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》给出的单轴受压应力-应变关系曲线进行了对比。

利用非线性材料的本构关系,建立了非线性材料圆杆的扭转固有振动方程,然后采用傅立叶级数法求得了圆杆扭转固有振动的所似解,通过实例计算讨论分析了非线性材料圆杆的扭转固有振动特性。

注采过程中经常出现套管变形事故,套管外围岩的力学参数因注采而发生变化是引发事故的主要原因之一。为准确描述岩石的本构关系以便向套管改进设计及变形分析提供理论支持,以水敏性泥页岩为例,在考虑岩石含水率变化的前提下,建立泥页岩应力增量方程,完善岩石类材料的应力增量关系,修正水敏性泥页岩本构方程,并据此分析含水率对岩石强度的影响规律。研究结果表明：考虑含水率的修正岩石本构模型,可以分别得到加载、中性变载和卸载时泥页岩的本构方程;水敏性泥页岩本构关系的含水率拐点随岩体基本质量级别的提高而增大,质量级别从Ⅴ～Ⅰ的水敏性泥页岩含水率拐点取值范围分别为0、0.01～0.07、0.07～0.14、0.14～0.22和0.22～0.30。