多裂纹相互作用下混凝土断裂参量的有限元数值分析

基于虚拟裂纹闭合技术（VCCT）,采用有限元分析方法对具有预制中心裂纹的三点弯曲混凝土梁的能量释放率G和应力强度因子K进行了分析计算,应力强度因子的计算结果和相关的理论结果具有较好的一致性,验证了该方法的有效性。然后,考虑2条对称的副裂纹,分析计算了混凝土梁的副裂纹长度对主裂纹应力强度因子的作用效果,获得了副裂纹长度对主裂纹应力强度因子的影响规律。最后,固定主裂纹和副裂纹的长度,改变副裂纹的位置,在多裂纹相互作用下,对混凝土梁副裂纹与主裂纹之间的相对位置对主裂纹应力强度因子的影响进行了计算,得出了副裂纹位置变化对主裂纹应力强度因子的影响规律。该数值方法的建立,对处理和计算混凝土的多裂纹断裂问题具有较好的工程应用前景。     

断裂控制爆破裂纹发展规律的研究

分析了裂纹起裂与扩展时间和多孔爆破裂纹发展的规律，提出了采用不同爆破破方式和装药结构时，孔壁裂纹扩展速度计算式，阐述了孔壁产生裂纹长度和裂纹数目的条件。     

岩石裂纹流变扩展的细观机理分析

应用裂纹奇异单元,建立了用于裂纹流变扩展计算的细观力学模型。采用这一模型,分析了含微裂纹的紧凑拉伸试件,在给定位移和给定荷载作用下,主裂纹流变扩展过程;研究了给定位移加载和给定荷载加载条件下主裂纹与微裂纹相互作用过程,得到了裂纹流变扩 的细观力学机理。     

三维表面裂纹扩展特征的研究

用含有预制半圆形三维表面裂纹的冷冻透明有机玻璃材料研究了裂纹的扩展机制,并对裂纹扩展中的特征应力进行了分析,同时,考察了裂纹深度、长度和倾角等几何因素变化对裂纹扩展的影响.研究结果表明,表面裂纹扩展受裂纹深度d与试样厚度T影响很大,当d/T≥1/3时,表面裂纹扩展到接近试样端部并穿透到试样的背面,当d/T＜1/3时,其裂纹扩展长度为预制裂纹直径的0.5～1倍时就不再扩展;裂纹倾角和裂纹相对试样尺寸也影响裂纹扩展.     

乌鞘岭特长隧道衬砌裂纹的监控量测与整治

隧道衬砌裂纹的存在必然地影响着隧道的正常运营和使用寿命。文章从裂纹的产生及其成因入手,分析了裂纹存在时的危害,并结合乌鞘岭隧道8号斜井衬砌裂纹的统计分析资料,阐述了裂纹监控量测方法。并根据裂纹的统计资料,讨论了采用环氧树脂膏进行衬砌裂纹整治的施工方案、施工工艺流程和整治关键技术等。最后,给出了控制裂纹产生的具体措施。     

支柱瓷绝缘子裂纹数值建模及应力强度因子研究

针对瓷绝缘子等复杂几何模型中三维裂纹建模困难的现状,提出了一种新型的三维裂纹实体数值建模法,通过平板半椭圆形表面裂纹应力强度因子的数值解和理论解的对比分析,验证了提出的裂纹实体建模法的有效性。基于有限元理论,建立了支柱瓷绝缘子的数值仿真模型,计算了瓷绝缘子在无缺陷状态下的应力分布情况,应用本文的裂纹建模法建立了瓷绝缘子的表面裂纹,分析了瓷绝缘子表面裂纹应力强度因子随裂纹尺寸以及裂纹所在位置的变化规律,获得了易导致断裂的危险裂纹尺寸和裂纹危险分布区域,为电力系统中瓷绝缘子的运行维护提供理论指导和技术支持。     

三轴应力下致密砂岩裂纹展布规律及表征方法

利用三轴试验机和CT扫描设备,开展了多组不同围压作用下的致密砂岩三轴压缩试验及CT扫描试验,得到了不同三轴应力条件下砂岩破坏裂纹的CT图像;利用图像处理技术和统计学原理提取了裂纹展布的几何形态。引入裂纹的宽度、长度、面积和分形维数等几何参数描述了破坏裂纹的空间形貌,分析了不同围压条件下岩石破坏裂纹面积、长度、宽度和分形维数的分布特征,揭示了围压应力对上述裂纹几何特征的影响规律。研究表明：围压应力对破坏裂纹的面积、长度、宽度和分形等几何特征有显著的影响,低围压条件下,裂纹的面积、长度和宽度都较小,随着围压的增加裂纹的面积、长度和宽度也增大,且概率密度分布函数有了明显的差异;破坏裂纹的分形维数随着围压的增大呈指数递减趋势,低围压条件下裂纹的分形维数大,说明裂纹形态复杂,曲线边界粗糙,产生的小裂纹较多,且相互交错分布,形成的裂纹网络结构占据了整个试件二维横截面图。随着围压的增大,破坏裂纹的分形维数减小,说明裂纹形态趋于规则,小裂纹减少,形成了近似直线的光滑主裂纹。     

高压断路器瓷套裂纹尖端应力强度因子研究

针对三维裂纹尖端应力强度因子计算困难的现状,提出了一种新型的三维裂纹应力强度因子计算方法,通过与其它方法在计算含圆孔平板裂纹尖端应力强度因子的对比分析,验证了本文应力强度因子计算方法的有效性和优越性。建立含裂纹缺陷的高压断路器瓷套有限元数值模型,将本文方法应用于高压断路器瓷套裂纹的应力强度因子计算,研究了高压断路器瓷套表面裂纹应力强度因子与瓷套所处环境温度、裂纹分布位置和裂纹尺寸的变化关系,获得了易导致瓷套断裂的环境、裂纹分布位置和裂纹尺寸,为电力行业中断路器瓷套的设计及运行维护提供有效的技术指导和借鉴。     

颗粒复合材料微裂纹增韧的数值模拟

将弹性复合材料体中主裂纹尖端划分为3个不同的区域,导出了各个区域的本构模型及饱和区域的范围。在最大饱和区域内,应用Monte Carlo技术产生均匀分布的微裂纹来表示损伤的各向同性,并采用轮流迭代数值技术来评估主裂纹和微裂纹相互作用。在稀疏微裂纹的假设前提下,忽略微裂纹间的相互作用,主裂纹与每一个微裂纹相互作用的应力强度因子可以叠加。分析了两种荷载源,一个是在无限远荷载作用下主裂纹和微裂纹的相互作用,另一个是伴随着微裂纹面上残余应力的释放主裂纹和微裂纹的相互作用。结果表明,两种荷载源都对主裂纹有屏蔽作用,且主裂尖后的微裂纹有最大的屏蔽作用,主裂尖前的微裂纹没有屏蔽作用。     

次裂纹几何分布对裂纹岩体破坏机制影响研究

通过对含有裂纹的类岩石试件进行单轴压缩试验,研究次裂纹角度、长度以及岩桥尺寸对多裂纹岩体的破坏机制和裂纹扩展特征的影响规律。结果表明:次裂纹角度增加,初裂强度和峰值强度呈递增趋势,主、次裂纹闭合速度和宽度突增值减小,裂纹张开速度和剪切滑动变化值均增大。主、次裂纹之间岩桥贯通路径变短;次裂纹长度增加,初裂强度和峰值强度呈递减趋势,主、次裂纹宽度变化值和剪切滑动变化值均增加,次裂纹长度的增加降低了试件的完整度,岩桥贯通区域的椭圆形核体增大;岩桥尺寸增加,初裂强度呈递增趋势,峰值强度呈递减趋势,主、次裂纹宽度突增值和剪切应变增长值减小,裂纹张开速度和剪切应变突增值增加。分析总结了次裂纹几何分布对岩桥贯通的影响规律。     

低围压下脆性岩石单裂纹扩展与影响因素分析

为了探究低围压下脆性岩石单个裂纹扩展与影响因素,开展了混合片麻岩室内岩石力学基本实验,确定了Sheorey强度准则参数;利用岩石滑动裂纹模型和非局部线弹性理论,在综合分析裂纹尖端应力场包括非奇异应力项的基础上,建立了混合片麻岩单裂纹扩展USR判据。理论分析认为:脆性岩石单个裂纹扩展过程分为缓慢、中等和加速3个阶段,并且裂纹逐渐向最大竖向压力方向扩展;影响因素分析表明:(1) 随着裂纹摩擦系数和裂纹倾角增大,竖向应力随着裂纹扩展而增大;(2) 当侧压力为拉应力时,竖向应力随着裂纹扩展而减小;当侧压力为压应力时,随着测压力系数增大,竖向应力随着裂纹扩展而增大;(3) 随着初始裂纹长度增大,竖向应力随着裂纹扩展而减小。     

某厂区混凝土地面早期裂缝原因分析及处理方案

本文对混凝土地面早期裂纹进行了分类,对混凝土地面早期裂纹的成因进行了分析,并提出了预防混凝土地面早期裂纹的相关措施和处理方案,为同类工程裂纹预防提供了借鉴。     

如何避免制品的裂纹和粘连

仿伊通工艺由于其特有的性能，除了一般工艺通常出现的裂纹和粘连外，还有在本身工艺条件下产生的裂纹和粘连，文章分析了裂纹和粘连的原因，提出了解决裂纹和粘连的措施。     

类岩石裂纹压剪流变断裂与亚临界扩展实验及破坏机制

进行双轴压缩条件下类岩石裂纹的压剪流变断裂实验,采用双扭试件的常位移松弛法对类岩石材料进行亚临界裂纹扩展与断裂韧度试验。在实验室尺度上证实了类岩石裂纹流变断裂现象的存在,并且得到了翼形裂纹–翼形裂纹贯通、翼形裂纹–原生裂纹贯通和翼形裂纹–翼形裂纹–剪切裂纹贯通的 3 种流变断裂贯通模式。类岩石材料的流变断裂是一种稳定的裂纹扩展,其本质原因是类岩石裂纹的亚临界扩展。以黏弹性断裂力学、流变力学和能量准则为理论依据,推导以应力强度因子、翼形裂纹长度和时间为内变量的相应势函数,建立多种破坏机制的 压剪岩石裂纹的流变断裂 判据和计算模型。 利用 流变断裂 实验对计算模型进行验证,得出裂纹流变 贯通的 理论时间与实验时间较为吻合,当翼形裂纹的扩展方向与最大压应力方向偏离较大时实验结果与理论模型误差较大。提出的计算方法和理论判据为研究岩石裂纹的流变断裂的细观机理及岩体工程流变破坏的宏观机制提供了一个新而实用的研究手段。     

基于数字图像处理的混凝土内蕴裂纹扩展变形规律及破裂过程研究

基于数字图像处理技术和RFPA2D-DIP软件建立了含不同裂纹几何分布的混凝土真实细观结构的数值模型,模拟了单轴压缩作用下混凝土内蕴裂纹的扩展变形规律及破裂过程,研究了裂纹几何分布及细观非均匀性对混凝土力学结构效应的影响。结果表明:随着裂纹倾角增大,试样的峰值强度升高,翼裂纹长度变短,裂纹萌生位置不断向预制裂纹尖端靠近;随着裂纹长度增加,试样的峰值强度降低,裂纹倾角对材料强度的影响显著;预制裂纹长度对材料的破坏模式有一定影响,骨料对翼裂纹的萌生及扩展具有一定的阻碍作用;当15°≤α≤45°时裂纹萌生及扩展较易,当裂纹倾角为60°和75°时,翼裂纹很难萌生及扩展,在靠近峰值应力时裂纹突然萌生扩展,最终形成劈裂破坏,研究结果对混凝土失稳破坏机理的研究具有一定参考意义。     

炉渣灰淤泥平瓦干燥裂纹的成因及防治

介绍了炉渣灰淤泥平瓦在干燥过程中产生结构裂纹、机械性裂纹、风致裂纹、操作裂纹和翘曲变形的原因及消除的方法。     

类岩石脆性材料非闭合裂纹的Ⅰ–Ⅱ压剪复合型断裂准则研究

实际工程中,结构体裂纹常处于拉剪和压剪复合受力状态,研究适合于复合型裂纹的断裂准则和裂纹扩展机理具有重要的理论意义和实用价值。以Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹为研究对象,基于线弹性理论,在考虑裂纹几何特征及受力形式的基础上,系统介绍了裂纹应力强度因子(SIF)的理论解。提出了适用于Ⅱ型断裂的径向剪应力准则和双剪应力准则。对于Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹,提出用等效Ⅰ、Ⅱ型SIF比值与Ⅰ、Ⅱ型断裂韧度比值的关系判定裂纹断裂类型,并分别选择适合于Ⅰ、Ⅱ型断裂的断裂准则,计算了裂纹断裂扩展理论角度。理论断裂角与预制非闭合裂纹类岩石脆性材料压剪断裂试验结果符合得较好。     

基于细胞自动机方法的多裂纹扩展贯通模拟

针对岩石力学领域压剪荷载作用下多裂纹扩展、交叉和贯通等复杂裂纹行为问题,提出了多裂纹交汇问题的数学力学精细描述方法,建立了多裂纹交叉的非连续精细表征模型。基于此,进一步构建了多裂纹交叉和交汇的摩擦接触精细连续到非连续数学力学描述模型,构建了接触摩擦迭代和元胞快速更新交替耦合的快速迭代方法,实现了压剪摩擦接触迭代与元胞更新交替快速迭代,大幅提高计算效率。基于上述理论,提出多裂纹相互作用断裂行为的快速自适应连续-非连续细胞自动机方法。通过算例验证了两种不同裂纹数量、位置关系和分布距离的岩石多裂纹模型在压剪荷载下的开裂与扩展的抑制和增强作用的相互影响特征,分析了多裂纹的汇合与贯通规律。数值算例表明,本方法在多裂纹扩展和贯通分析中是高效、精确的。     

焊接冷裂纹的成因及预防措施

本文就焊接过程中的不连续、裂纹及其产生原因进行了分析,并重点就冷裂纹进行了探讨,对其产生机理和原因进行了阐述,并主要针对冷裂纹中的氢致裂纹进行了分析,并根据产生的原因简单分析了预防冷裂纹的一些可操作性的措施。     

带预制裂纹的有机玻璃材料断裂强度研究

通过对带有预制裂纹的有机玻璃试件的分析,得出了结构开孔和裂纹长度对有机玻璃试件中裂纹扩展规律的影响,归纳了带有预制裂纹的有机玻璃试件的破坏荷载和破坏位移,验证了现有断裂力学计算方法的准确性。