电涡流检测导电平板裂纹缺陷的有限元仿真研究

为了研究裂纹缺陷的深度对检测结果的影响,本文基于Ansoft Maxwell 3D涡流场分析的方法,建立了涡流检测系统模型,以裂纹深度为变量,使激励线圈在导电平板上方沿裂纹垂直方向进行扫描仿真,得到了激励线圈的磁力线分布和导电平板的电涡流密度分布,并分析不同的裂纹深度对磁感应强度的影响。结果表明:当激励线圈接近导电平板裂纹时,磁感应强度会发生变化,裂纹越深,其变化越大。     

Kaiser效应方向独立性的控制参数理论分析

基于Kaiser效应由裂纹扩展释放弹性波的认识,当远场应力为压应力时,从断裂力学角度对Kaiser 效应随加载方向变化规律进行了分析,建立了临界应力${{\sigma }_{\text{c}}}$与裂纹面方向夹角$\beta $、裂纹面摩擦系数$f$的理论联系,揭示了Kaiser 效应方向独立性机理及其控制参数。结果表明：Kaiser效应方向独立性受临界应力相对值影响,其控制参数为初始加载方向与微裂纹面方向的夹角${{\beta }_{1}}$、裂纹面的摩擦系数$f$。夹角${{\beta }_{1}}$越大,FR值大于1.1所需加载偏转相对角度$\gamma $越小,加载方向偏转后所得应力与初始加载应力相差越大,Kaiser效应方向独立性越明显,即Kaiser效应测量初始应力精度与岩体初始微裂纹分布有关。摩擦系数$f$越小,FR值大于1.1所需加载偏转相对角度$\gamma $越大,加载方向偏转后所得应力和初始加载应力相差越小,Kaiser效应方向独立性越不明显,即岩样如越湿润,Kaiser效应测试初始应力结果离散性越大。以上结论与既有试验在变化规律上具有一致性,并通过特征曲线对比确定了试验控制参数为微裂纹面摩擦系数$f$小于0.5、初始加载方向与微裂纹面方向夹角${{\beta }_{1}}$在30°~40°之间,这均与试验条件较为吻合。以上结论可为进一步研究Kaiser效应机理提供参考。     

钢桁架桥梁裂纹识别的模型试验研究

通过模型试验，对钢桁架桥梁进行了裂纹识别的研究。在裂纹位置固定的情况下，以不同程度裂纹深度为工况进行了试验，测试信号经过时域分析、傅立叶谱分析和传递函数分析，得到了桥梁损伤识别的一些有益的结论。     

基于边缘检测的含缺陷岩石裂纹扩展分析

文章通过对含缺陷的类岩石材料(石膏)进行单轴压缩试验,结合边缘检测技术对裂纹扩展过程进行研究。研究发现,单轴压缩时,对含单一孔洞试样,其孔洞中心上下部位产生沿加载方向扩展的裂纹;对含裂隙和孔洞试样,裂隙会使孔洞边缘裂纹的扩展路径发生变化,当预置裂隙角度为15。,裂隙使孔洞中心上部裂纹扩展路径发生偏移,但裂隙角度为45。和75。时则表现不明显。     

不同赋存深度岩石的动态断裂韧性与拉伸强度研究

按照国际岩石力学学会试验规范以及工程岩体试验方法标准(GB/T50266-99),对不同赋存深度的玄武岩试件分别进行动态断裂韧性测试和单轴拉伸强度测试,得到动态断裂韧性与拉伸强度之间可能存在一定的关系;并从岩石破坏的力学机制角度,分析动态断裂韧性与拉伸强度之间存在联系的根本原因:两者均是由于岩石内部微裂纹受到拉应力作用而引起微裂纹的扩展、互相贯通,从而导致岩石的破坏。根据动态断裂韧性与拉伸强度之间可能存在的关系,可以由拉伸强度的测试结果推测试件的动态断裂韧性值,将大大简化动态断裂韧性测试的繁琐性。     

压电阻抗法识别管道裂纹试验研究

在运营条件下对油气管道的裂纹损伤进行有效识别是实现油气管道健康监测的重要内容之一,实时探测识别油气管道的损伤有利于建立管道健康监测系统。本文利用压电阻抗技术,对油气管道裂纹损伤进行了识别试验。试验分四种工况,通过量测不同深度裂纹损伤的油气管道的压电阻抗谱,分析了油气管道裂纹损伤与压电阻抗谱变化的规律,并利用统计特征指标RMSD和MAPD进一步评估损伤。试验结果表明:损伤的发展会导致电导纳实部频谱曲线向左偏移,频谱曲线峰值频率减小;随着损伤程度的增大,RMSD和MAPD指标呈线性增长。由此实现了对油气管道裂纹损伤程度的有效判别。因此,压电阻抗技术可应用于油气管道的损伤识别,研究结果可为油气管道结构健康监测提供借鉴。     

含裂纹砂浆试件的非共线混频超声试验研究

为研究非线性超声非共线混频检测方法,证实2列入射基频波散射出混频波的可行性,基于混频测试理论,组建了测试系统,并讨论了最适合测试系统的激励幅值;在此基础上,针对含不同长度和不同角度预制裂纹的砂浆试件,进行了非共线混频法的检测试验,分析了超声非线性系数与裂纹长度和角度的关系.研究表明:非共线混频检测中的最佳激励幅值为10...     

初始静态压应力场中爆生裂纹的扩展行为

深部岩体爆破致裂是初始静态应力场和爆炸动态载荷双重叠加作用结果,爆生裂纹的扩展路径、行为特征等受初始静态应力场的影响。采用数字激光焦散线试验系统,进行了静态竖向载荷分别为0,2,4 MPa 3种不同初始压应力作用下的倾斜爆生裂纹扩展规律试验,对比分析了裂纹的运动学和力学行为。试验结果表明:随着初始压应力p的增大,爆生主裂纹的扩展方向逐渐向主应力方向偏转,且爆生主裂纹的扩展总时间逐渐减小,试件的Ⅱ型破坏愈加显著;随着初始压应力p的增大,爆生主裂纹的最大偏转角度也明显随之增大,初始压应力p是爆生主裂纹产生垂直预制裂纹方向速度的动因。研究结果揭示了爆生裂纹扩展行为与初始静态应力场的关系,丰富了深部岩体爆破破坏理论。     

含宏观裂纹混凝土冻融的力学性能试验研究

采用液压伺服试验系统对不同裂纹条数、经历不同冻融循环次数后混凝土的力学性能进行试验研究;分析不同裂纹条数、不同冻融循环次数对混凝土的抗压强度、弹性模量和应力-应变关系等力学性能的影响;探讨冻融循环后混凝土抗压强度、弹性模量和应力-应变关系与冻融次数和裂纹数量的变化规律,并通过损伤度的计算,得出初始裂纹将加速混凝土的冻融破坏的结论。     

单轴压缩下宏观裂纹倾角对煤体特性影响研究EI北大核心CSCD

为研究宏观裂纹倾角对煤体特性的影响,采用YAW4306电伺服试验系统和CTA–1声发射采集系统对不同预制裂纹倾角的煤样进行单轴压缩声发射试验,分析试验过程的声发射信号特征,研究裂纹倾角对声发射响应、煤样峰值强度和裂纹扩展方式的影响。试验结果表明:宏观裂纹的存在对试样声发射信号的变化规律有显著影响,且声发射信号变化与载荷变化具有很高的一致性,能够很好地反映含宏观裂纹煤样受压时内部破裂发展情况;裂纹的存在降低煤体的强度,且随着裂纹倾角的减小,峰值强度受影响越来越明显,呈现出逐渐减小的趋势,通过曲线拟合,得出二者近似成二次函数关系;裂纹倾角为0°,15°,30°和45°的煤样,其破坏过程中主要裂纹形态为翼型裂纹,并伴有各方向细微次生裂纹;倾角为60°和75°的煤样,其主要裂纹形式为反翼裂纹;当倾角增至90°时,煤样无表面扩展裂纹,此时煤样的破裂方式为劈裂。     

单轴压缩条件下岩盐应力–溶解耦合效应的细观力学试验分析

通过大量的单轴压缩条件下岩盐应力–溶解耦合效应的细观力学试验,发现在应力作用下岩盐的溶解特性会发生显著的变化。采用溶解质量(即宏观溶解速率)与轴向塑性应变和溶解时间之间的关系来定量描述应力作用下岩盐溶解速率的变化,在试验结果的基础上得到溶解质量与轴向塑性应变和溶解时间之间的变化规律;通过不同阶段的裂纹溶解之后形态上的变化,对不同轴向塑性应变下岩盐宏观溶解速率发生变化的机制进行分析。发现在溶蚀作用下,岩盐的力学性质会发生变化。通过对溶解阶段应力随着溶解时间的变化关系的研究,得出溶蚀作用下岩盐力学性质发生变化的机制在于岩盐发生溶解从而使得岩盐裂纹的临界应力强度因子降低。研究成果为进一步研究岩盐的应力–溶解耦合机制奠定了试验依据以及理论基础。     

围岩破坏特征与地应力方向关系研究

 结合实际工程需要,建立片帮分级标准,在此基础上提出由片帮发育部位和发育程度推测主应力方向的相关方法;同时,结合室内试验、切片扫描等手段,深入研究片帮面上拉张裂纹的成因机制,给出由拉张裂纹延伸方向确定初始地应力方向的方法。最后以我国西南一水电工程为例,基于坝址区片帮和拉张裂纹的调研结果,推测坝址区大主应力方向及其变化规律,对地应力测试工作形成有效补充,为后期工程设计提供支撑。     

不同角度单裂纹缺陷试样的裂纹扩展与破坏行为

在诸如岩石、混凝土、陶瓷和玻璃等脆性介质中，常分布大量的裂纹缺陷。这些缺陷在载荷作用下造成裂纹的孕育、萌生、繁衍、扩展和贯通，导致介质的强度和刚度降低。通过自制的试验系统，研究了不同角度的预置单裂纹缺陷的花岗岩试样的裂纹扩展与破坏过程，并用数值模拟进行了验证。试验和数值结果显示：单轴载荷作用下，裂纹扩展和最后的破坏行为受预置单裂纹缺陷的角度影响。当角度较小时，裂纹萌生比较容易，在整个受压过程中均匀扩展，试样一般以混合模式破坏；当角度较大时，裂纹不易萌生，但在接近峰值强度时，扩展较快，并直接导致最后的剪切或劈裂破坏；当预置裂纹缺陷的角度与试样的破坏角接近时，试样最容易发生脆性破坏，并产生很大的应力降。     

不同频率循环荷载作用下花岗岩细观疲劳损伤特征研究

 开展花岗岩细观疲劳损伤特征的试验研究对于理解花岗岩宏观力学疲劳特性具有重要的理论价值和实践意义。首先,基于RMT–150B多功能全自动刚性岩石伺服试验机,对花岗岩试样采用幅值为10 MPa,频率分别为0.01,0.02,0.05,0.10,0.20,0.50和1.00 Hz的正弦疲劳荷载进行单轴循环加卸载试验;然后,利用扫描电镜(SEM)获取大量花岗岩细观微结构信息,来研究不同频率循环荷载作用下花岗岩细观疲劳损伤特征。结果表明：在较低频率循环荷载作用时,沿晶裂纹是3类晶体主要损伤形式;当荷载频率较高时,石英和云母仍以沿晶裂纹为主要损伤形式,而长石则表现出以沿晶裂纹为主,穿晶裂纹和晶内裂纹为辅的损伤特征;沿晶裂纹和晶内裂纹的方位角表现出趋于循环荷载轴向方向的特征,而穿晶裂纹方位角则表现出明显的无规律性;沿晶裂纹是主要的损伤发展方式,穿晶裂纹次之,晶内裂纹对损伤发展基本没有贡献。     

张开度影响的裂隙体破断机制探讨

预制裂隙闭合形态是影响裂隙体模型破坏模式及破断机制的重要因素。为了系统探索裂隙闭合形态对裂隙体试件破断机理的影响,基于插片法用水泥砂浆材料制备了具有4种不同张开度的裂隙体试件,在RMT-150B试验机上开展了单轴加载试验,发现:裂隙体张开度为0.1 mm时,不同倾角裂隙体峰值强度变化规律与滑动裂纹模型理论(μ=0)揭示规律相吻合;张开度为0.2,0.4,0.8mm时,不同倾角裂隙体峰值强度变化规律与滑动裂纹模型理论预测规律不一致。为探索压缩条件下张开裂隙模型的破断力学机制,基于弹性力学椭圆孔渐进应力场环境,结合应力叠加原理,分析了渐进应力场中法向压应力和横向压应力对孔口应力集中现象的贡献,给出了任意倾角椭圆型裂纹孔口环向集中应力的表达式,然后对试验过程中水平展布预制裂隙微裂纹发育特征与破断屈服过程的力学机理进行了分析和讨论;并基于线弹性断裂力学理论,讨论了渐进应力场中剪应力对尖端微裂纹发育的力学作用机理。     

不同瓦斯压力条件下原煤剪切破裂细观特征试验研究

利用自主研发的含瓦斯煤岩细观剪切试验装置,开展不同瓦斯压力条件下原煤在剪切荷载作用时裂纹演化细观特性试验研究,分析裂纹开裂扩展与形态演化模式及其受瓦斯压力的影响规律。研究结果表明：煤岩裂纹的开裂扩展及破坏后形态受其原始裂纹影响;分析放大素描图发现,最终形成的宏观破裂是由一系列倾斜裂纹(主要从左下角至右上角)在剪切荷载作用下贯通形成的,并且随着瓦斯压力的增加,倾斜裂纹的扩展范围增大。不同瓦斯压力下剪切荷载–剪切位移曲线和开裂荷载水平Pk及贯通荷载水平PG对比分析表明,随着瓦斯压力增加,煤岩损伤加大,破裂加剧,完整性降低,开裂后破坏速度加快;对裂纹的开裂角度分析发现,在没有原始损伤的区域开裂时,裂纹开裂方向与剪切荷载作用方向呈一定角度相交但随着瓦斯压力的增加有减小的趋势,最终形成的宏观破坏方向也不完全与剪切荷载作用方向一致,而以一定角度相交。     

类岩材料多裂纹体断裂破坏试验及有限元分析

在伺服控制双轴加载系统下对预制的不同角度多裂纹水泥试件进行了单轴和双轴加重试验,其中的双轴加载采用两种不同的侧压。另外借助有限元计算得出了试件的全场应力,进而计算出试件中裂纹尖端的应力强度因子。试验和计算结果都表明,不同的裂纹角度对试件的断裂破坏强度有明显的影响,并对其原因进行了研究,所得结论可为地下工程中存在多裂纹的情况提供和工程应用依据。     

开裂钢筋混凝土梁动力特性的数值分析

以带裂纹的钢筋混凝土梁为研究对象，利用有限元（FEM）程序的生死单元功能模拟裂纹梁的损伤，埘裂纹梁的动力特性进行数值分析，探讨裂纹的萌生、扩展以及裂纹间距对钢筋混凝土梁的固有频率的影响。研究结果表明：裂纹的萌生和扩展对钢筋混凝土梁的动力特性有明显的影响，其固有频率随着裂纹的长度和间距的增大而降低；裂纹越接近梁的振型节点，裂纹对该阶固有频率影响越小。     

基于单轴压缩的岩体破坏机制细观试验研究

 岩石在荷载作用下产生宏观破坏,其断裂面的细观形态变化,可以间接地反映岩石内部损伤演化进程,并与其宏观力学状态和结构破坏特性之间存在必然联系。主要对巴西劈裂试验和剪切试验试样的断裂面进行电镜扫描,总结典型力学特征下试样断裂面的细观形貌特征,建立裂纹断裂面细观形貌与宏观力学特性匹配的判断标准。进而对含不同倾角预制单裂纹试样单轴压缩试样的破坏全断面进行细观扫描分析,采用判断标准对其细观形貌判别,得到断裂面的拉剪应力分布权重,探究断裂面拉、剪应力分布随裂纹扩展过程的变化规律。试验结果表明：全断面拉剪应力权重与预制裂纹倾角有密切关系。预制裂纹倾角小于45°时,断裂面以拉应力为主,且随着裂纹扩展拉应力权重逐渐减小,剪应力权重逐渐增大;当裂纹倾角大于45°时,其结论与前述结论相反;预制裂纹倾角为45°时,拉、剪应力共同作用产生翼裂纹及次生裂纹2种扩展方式,翼裂纹扩展由拉应力主导向剪切应力主导过渡,次生裂纹扩展过程中主导应力变化规律与之相反。     

连铸坯质量对高线质量影响的分析

正1前言高线产品一般用于建筑和工业深加工,对于工业深加工的高线产品其不同用途和不同加工工艺对高线产品的要求差异很大,本文对影响高线产品质量的连铸坯质量问题进行了分析。2连铸小方坯常见质量问题对高线质量的影响连铸小方坯的缺陷包括形状、表面和内部三方面,对高线产品质量影响主要是表面角部纵裂纹、横裂纹、网状裂纹和内部偏析、皮下气泡、夹杂等。2.1表面角部纵裂纹连铸方坯倒角处沿浇铸方向出现的裂纹称角部纵裂。裂纹深度一