盐岩破坏中能量特征应变率效应颗粒流分析

为研究不同应变速率下盐岩损伤中的能量特征,结合室内单轴压缩试验和颗粒流程序(PFC-2D)进行不同应变率下盐岩模型模拟试验,分析盐岩模型的峰值强度,并运用岩石能量耗散理论分析不同应变速率下盐岩模型峰值强度处能量特征和单轴压缩过程中能量特征变化。结果表明:盐岩模型峰值强度随应变速率增加而增大;盐岩模型峰值强度处对应的总输入能量、可释放弹性应变能和耗散应变能均随应变速率的增加而增加;不同应变率下盐岩模型在相同压缩阶段能量特征变化基本相同,能量随轴向应变整体变化趋势受应变速率的影响较小;同一应变率下不同压缩阶段能量特征变化趋势不同,弹性阶段大部分外力功转化成可释放应变能;塑性阶段耗散应变能快速大幅增加;在破坏阶段耗散应变能持续增加,但弹性应变能出现降低。     

应变率对混凝土抗压特性的影响

在MTS伺服疲劳机上对混凝土试件进行动态受压试验，系统地分析和研究了混凝土屈服强度与内变量及混凝土极限抗压强度与内变量变化率之间的关系，混凝土抗压强度与变形特性与应变率之间的关系，试验结果表明：随着塑性应变的增加，混凝土屈服强度增加，达到极限抗压强度后，屈服强度开始降低；随着塑性应变率的增加，混凝土极限抗压强度发生了明显的增加，但随着塑性应变速率的增加，强度的增加值变小；随着应变率的增加，混凝土的弹性模量增加；但混凝土泊松比随着应变率的增加没有明显的改变。     

锚固裂隙岩体破坏过程中应变场演化规律及破坏前兆的数值模拟研究

为探究锚固裂隙岩体的锚固作用,采用ABAQUS对裂隙岩体单轴加载破坏过程进行模拟,分析裂隙岩体的应变场演化规律,并讨论裂隙岩体破坏的前兆特征.模拟结果表明:裂隙岩体破裂前水平应变场演化过程可划分为理论弹性变形、裂隙萌发扩展、试件破坏3个阶段;未锚固和锚固裂隙岩体水平应变场标准差曲线表现出不同的分异阶段;与未锚固试件相比,锚固试件的峰值应力上涨了7.55％,且锚固岩体裂缝起裂预警大约发生在峰值应力的80％处.基于水平应变场演化规律进行前兆分析,将应变场分异速率的突变点作为破坏失稳前兆点.锚杆的锚固作用增强了裂隙岩体的强度和抗变形能力,提高了裂隙岩体的稳定性,模拟结果对裂隙岩体的监测和加固具有重要的参考意义.     

爆破振动在层状岩体中的衰减特性试验研究

结合某滨海引水渠工程案例,采用现场爆破试验与爆破振动测试相结合的方法,获得了层状岩体场地条件下爆破振动沿不同路径的传播与衰减特征。结果表明:在层状岩体中,沿地层走向传播的爆破振动速度衰减最慢,垂直地层走向传播的衰减最快;对于本场地的陡倾角地层,穿越地层层理后的垂直向振动速度值小于同位置的水平切向振动速度值;另外,根据临近被保护物的振动速度控制要求和场地的各向异性振动传播特征,提出了采用分区爆破设计施工的振动控制措施,有效地保证了临近建筑物的安全和项目的整体建设工期。爆破振动危害的测试分析方法及成果可为类似工程案例的研究和施工提供借鉴与参考。     

深部岩体爆破爆炸地震波辐射模式与能量特性数值模拟研究

对于深部岩体爆破,普遍认为地应力的存在将改变爆生裂纹的传播过程并最终影响岩体爆破开裂区的分布,但对于地应力作用下岩体爆破开裂区形态改变对爆炸地震波辐射模式的影响,目前还鲜有研究报道.本文采用SPH-FEM耦合数值模拟方法,研究了地应力对岩体爆破开裂及爆炸地震波辐射模式和能量特性的影响.结果表明,在地应力作用下岩体爆破开...     

基于长期强度的节理岩体洞室蠕变特性研究

为了进一步探究节理岩体蠕变特性,摆脱传统意义上从宏观弹塑或粘弹塑本构的角度分析岩体流变特性的方法,将细观单元视为弹脆性的本构关系,采用考虑岩石长期强度的岩石破裂过程分析系统,通过对不同工况下的节理岩体洞室数值模拟,得到了节理间距和节理夹角对围岩蠕变特性及其破坏特征的影响规律。结果表明：节理岩体洞室围岩的蠕变量随着节理面间距的增大而减小;当节理面的水平夹角小于45°时,节理岩体洞室围岩蠕变量随着节理面夹角的增大而增大,但当节理面倾角大于45°时,蠕变量反而随着节理面倾角的增大而减小,当节理面倾角等于45°时,围岩出现大量破坏,并表现出加速蠕变的特征。     

基于立体视觉的数字图像相关方法在爆破抛掷作用研究中的应用

爆破抛掷物能否按照设计运动直接决定爆破工程的成败。为进一步研究爆破抛掷作用过程,量化研究抛掷物运动状态,本文采用数字图像相关和立体视觉原理,建立了爆破抛掷物运动观测系统。应用该系统观测了混凝土模型爆破试验过程,通过数字图像相关匹配算法进行抛掷物的跟踪,通过立体视觉技术计算抛掷物三维运动轨迹坐标,进而得到了其运动速度。结果表明,抛掷物的运动过程可分为整体加速运动和分散减速运动两个阶段。在第一阶段：在爆生气体推动下,抛掷物以一整体做加速运动,此阶段持续时间9ms,在6.5ms时抛掷物脱离爆破漏斗,最大速度可达16.63~19.65m/s;在第二阶段：抛掷物逐渐破裂、分散成块,处于不同区域、不同形状的碎块运动状态均不同,表面碎块的速度最大,可达26.24m/s,是潜在的爆破飞石,其只受到重力和空气阻力作用,做减速运动;中下部碎块在残余气体推动下,同样做减速运动,但减速缓慢,速度为9~16m/s;薄片状碎块在飞行中不断翻转,消耗自身动能,其中速度最小的仅为5~6m/s。整体运动阶段简单,而分散运动过程较复杂,除爆破参数、介质自身性质外,抛掷物碎块的形状、所处位置也会影响其运动状态,抛掷物表面碎块速度最大,更易形成爆破飞石。本文为量化研究爆破抛掷作用和预测爆破飞石提供了一种有效的新方法。     

基于应变率影响的纳晶材料本构模型

建立了一种包含规则的晶内相和塑性软化晶界位错堆积区相的双相混合模型来研究应变率对纳米晶材料力学性能的影响。根据相混合模型,建立了一种全新的以位错密度演化机制和应变梯度理论为基础的应力-应变本构关系。将本构模型计算结果与实验结果对比发现,两者符合得很好,但数值模拟表现出应变硬化行为。计算发现,由于位错线长度的降低,纳晶材料的应变率敏感系数远远高于粗晶材料。     

鹿马登水电站混凝土与岩体接触面抗剪特性研究

在鹿马登水电站工程枢纽区混凝土与岩体接触面抗剪强度试验的基础上,研究了不同正应力状态下片麻岩、变粒岩、石英片岩与混凝土接触面的剪切变形、破坏特征以及抗剪强度的影响因素,提出了混凝土与岩体接触面的抗剪强度建议值,建立并验证了混凝土与岩体接触面的抗剪强度模型．     

基于数值实验的节理岩体变形特性尺寸效应

借用有限元数值实验技术,通过节理随机概率模型生成0.4、0.6、0.8、1.0 m和1.1 m等5组不同尺寸的节理岩体试件,每个尺寸组10个试件.在5 MPa围压下,对试件轴向分级加载,获得同一尺寸下每个试件的应力-应变曲线,分析每组10条应力应变曲线及数据随试件尺寸的变化规律.分析结果发现:尺寸较小时,同组变形曲线比较分散,数据离散程度相对较大;随着尺寸的增大,曲线束积聚程度提高,数据离散性减小,这说明试件受力变形特性存在尺寸效应,可以获得该方法获取岩体变形特性的特征尺寸.     

用霍布金森杆研究玻璃钢的动力学行为

本文应用分段式霍布金森压杆测定玻璃纤维增强塑料在高应变率下（ε＝103S-1）的压缩应力-应变曲线，由此分析了材料动态强度与应变单的关系。     

倾斜边界条件爆破漏斗特性的研究

通过大量倾斜边界条件下的工程爆破实践,总结了斜坡地形爆破漏斗的特点。经过几何推导,得出了倾斜地形爆破漏斗的体积和面积的计算公式,并由试验观测得到缓斜坡地形爆破效果随坡度变化的规律。     

提高炮采工作面块碳率的爆破技术研究

针对永城煤电集团公司陈四楼煤矿三个炮采工作面的具体情况,对炮采工作面提高块碳率的微差爆破技术参数进行了理论分析和现场试验,确定了软煤体、片帮和破碎顶板条件下合理的爆破参数.在安全、高效的前提下,块碳率提高了6%～10%,取得了良好的经济效益.     

提高炮采工作面块碳率的爆破技术研究

针对永城煤电集团公司陈四楼煤矿三个炮采工作面的具体情况 ,对炮采工作面提高块碳率的微差爆破技术参数进行了理论分析和现场试验 ,确定了软煤体、片帮和破碎顶板条件下合理的爆破参数 .在安全、高效的前提下 ,块碳率提高了 6%～ 1 0 % ,取得了良好的经济效益     

岩石动态断裂性能的Ⅱ型能量型尺寸效应与应变率效应研究

目前对Ⅱ型能量型尺寸效应与应变率效应的物理本质还没有解释清楚.利用霍普金森压杆系统(SHPB)对一种带预制裂纹的半巴西圆盘岩石试件进行加载,对比不同试件尺寸和不同应变率情况下试件的起裂韧度,探究岩石材料动态Ⅱ型尺寸效应和应变率效应的规律.结果表明:岩石起始断裂韧度随着加载速度的增大,近似呈线性增大,表现出明显的应变率效应;在相同的加载速度情况下,岩石的起始断裂韧度随着试件的尺寸增大而增加,且岩石断裂韧度的尺寸效应会随着应变率的增加而增强,即更高的加载速度会使得Ⅱ型能量型尺寸效应更明显.     

基于Prandtl-Ishlinskii模型的麦克斯韦磁阻驱动器率相关磁滞特性建模与分析

为克服麦克斯韦磁阻驱动器材料内部磁场强度与磁感应强度之间强烈的磁滞非线性以及大气隙下漏磁增加等因素引发的驱动器控制电压与输出位移之间的磁滞特性,提出一种率相关改进型Prandtl-Ishlinskii(P-I)模型对磁阻驱动器的磁滞特性进行建模.分析磁阻驱动器结构及其磁路和磁力模型,同时搭建基于柔性机构的磁阻驱动微定位平台试验系统,验证磁滞模型.为克服驱动器磁滞非线性,优化改进传统P-I模型,使其具有描述非对称率相关磁滞特性的能力,并利用粒子群算法完成参数辨识.通过对比试验验证所建模型对于磁阻驱动器磁滞非线性的描述能力.结果表明,不同频率输入信号下率相关P-I模型输出与实际输出之间的均方根误差均小于0.004 9 mm,仅为整体行程的0.245%,证明了该模型的有效性和高精度.     

扭转冷作硬化对低碳钢高低应变率力学性能的影响

钢材可通过多种冷作硬化方式提高其后屈服强度.低碳钢在拉伸时,由于发生颈缩现象使低碳钢内部无法积累大量的塑性变形能,不能使低碳钢充分硬化.为研究钢材硬化最佳值,对低碳钢试样在低应变率(10-2s-1)下进行不同程度的扭转变形后,进行了低应变率(10-2s-1)的拉伸和压缩测试以及高应变率(103s-1)的压缩测试.实验结果表明钢材在低应变率下进行不同程度的扭转冷作硬化可分别提高拉伸极限、压缩后屈服强度以及冲击载荷作用下的后屈服强度.在综合考虑硬化增强效果的基础上,推荐Q235钢材进行扭转冷作硬化时,材料内部累积的变形能密度应低于6400kJ/m3.     

基于烦恼率模型的爆破振动舒适性评价方法

随着水利、铁路、公路和城市建设等工程越来越多,邻近人群聚居区的爆破作业也越来越多,由爆破作业诱发的爆破地震效应导致的居民的抱怨、投诉和民事纠纷越来越多。爆破作业产生的振动会对临近建筑物的舒适性造成影响,由此引起居民的烦恼效应、惊扰效应和对建筑物破坏的担忧。利用建立在心理物理学方法上的烦恼率计算方法来定量评价爆破振动舒适度问题,针对目前实践中大多是开展爆破质点振动速度历程监测而非加速度监测,给出了一种基于爆破振动速度推求加速度的四点向前差分方法。根据人体对不同方向、不同频率范围和振动持续时间爆破振动的敏感程度不同,对振动加速度按不同方向进行频率计权与时间计权以获得计权均方根加速度,再计算3个方向的折算总计权均方根加速度并应用于烦恼率模型。结合某水电工程基坑爆破开挖工程,获得了39组爆破质点振动速度监测数据和舒适性调查数据。通过对比分析,39次试验中居民没有明显反应的场次有23场,对应最大烦恼率上限约为0.06;居民有反应的场次共有11次,对应烦恼率值范围约为0.077~0.164;居民出现激烈反应的场次共有5次,烦恼率值约为0.17~0.31。综合爆破振动的特点,建议以烦恼率不大于0.07作为设计爆破方案的依据和控制标准,可有效减少居民对爆破振动的抱怨和投诉。     

多边界爆破体系最佳、最大抛掷率取值的探讨

通过对大量工程爆破实践资抖的分析,得出了庄多边界条件下,不同地形的最大、最佳抛掷率以及抛掷率在一定坡角下的变化范围和规矩。经与国内外抛掷率取值经验比较,证明得出的结果是正确的,并兼容了国内外在这方面的经验。此结果可供“多边界爆破体系”及“水平边界爆破体系”设计时采用。     

基于应变强化效应的管道流变应力分析

为了得到管道流变应力的计算方法和不同流变应力表达式的适用范围,本文基于变形失稳理论和有限应变理论,在考虑应变强化效应的基础上,得到管道内压作用下流变应力的解析解,并结合试验数据验证了解析解的适用性.通过解析解与常规流变应力进行对比,对不同流变应力表达式的适用性进行分析.研究结果表明:钢材屈服准则和强化指数是影响流变应力...