基于ABAQUS二次开发的巴西圆盘断裂机理

针对含中心裂纹的巴西圆盘开裂模型利用ABAQUS进行了参数化二次开发,基于扩展有限元法和最大周向应力准则对试件裂纹扩展进行数值模拟并验证,研究了围压对裂纹扩展以及裂纹尖端应力强度因子和T应力的影响.研究结果表明,试件在预制裂纹尖端发生起裂并沿最大周向应力方向扩展.随着裂纹倾角增大,Ⅰ型应力强度因子逐渐减小,Ⅱ型应力强度因子呈现先增大后减小的趋势,T应力逐渐增大.随着围压数值的升高,试件的断裂韧度增大,T应力增大,而Ⅰ型和Ⅱ型应力强度因子几乎不受影响.     

含三维圆弧形裂纹圆盘应力强度因子分布及起裂规律

圆盘试件径向受载作用下,其起裂点沿着厚度方向裂纹并非呈简单的直线形式,有必要对含有三维构型的裂纹进行分析.应用三维断裂分析软件FRANC3D对假定具有不同形状的三维圆弧形裂纹圆盘试件的应力强度因子进行了数值计算.结果表明,圆弧形裂纹前缘的应力强度因子值与裂纹圆心角γ和无量纲裂纹长度α有关,给出了含有圆弧形裂纹圆盘试件的三维应力强度因子分布规律,并基于I型断裂准则对试件的起裂点进行了分析,有助于进一步认识圆盘试件的起裂和扩展规律.     

基于SCSCC试样的岩石复合型裂纹动态扩展特征研究

侧开单裂纹半孔板（single cleavage semi circle compression —SCSCC）试样是一种改进后的矩形板试样,本文采用分离式霍普金森压杆(SHPB)实验装置进行了冲击实验,完成了SCSCC试样纯I型及I-II复合型裂纹动态断裂实验,并针对实验进行了数值分析,研究了其扩展路径及扩展过程中的止裂问题。结果表明：1）SCSCC试件在实验过程中,纯I型裂纹扩展过程中尖端沿着原方向朝试件右侧移动,I-II复合型裂纹扩展过程中朝着试件中轴线方向（最大应力区）移动,且可以观察到止裂现象;应变片法是一种监测断裂时刻的有效方法。2）使用修正的最大主应力准则及引入能量释放率的拉伸断裂软化损伤（crack softening -CS）破坏准则可以有效解决岩石类材料的动态破坏问题,且可以描述材料全应力-应变破坏过程;3）I-II复合型裂纹SCSCC试件构型在研究岩石裂纹止裂领域具有较大优势。且SCSCC构型是一种大尺寸试样,可以减小岩石非均匀性带来的影响。     

复合型加载条件下扁平巴西圆盘应力强度因子计算方法

复合型裂纹的研究具有重要的工程实用价值。使用解析分析与有限元数值分析相结合的方法,对复合型加载条件下扁平巴西圆盘试件的应力强度因子进行了系统的分析。计算结果表明:在一定载荷分布角范围内,可使用分布载荷作用下巴西圆盘应力强度因子的公式去计算扁平巴西圆盘试件的应力强度因子;在断裂力学中圣维南原理依然成立。根据计算结果,推荐在扁平巴西圆盘断裂实验中使用载荷分布角为7.25°的扁平巴西圆盘试件。     

法向压缩载荷对II型裂纹扩展的影响规律研究

压剪共同作用下裂纹是地下岩体中广泛存在的,为了研究法向压缩载荷对剪切型即II型裂纹扩展的影响规律,利用砂岩制作了单边裂纹试件,通过岩石剪切实验系统对不同法向压缩载荷作用下的裂纹进行了剪切实验研究,结果表明法向压缩载荷对裂纹的起裂及扩展起到抑制作用,随着裂纹法线压缩载荷的增大,裂纹起裂角逐渐减小;同时,得出法向压缩载荷与II型裂纹极限应力强度因子之间的关系,随着法向压缩载荷增大,岩石II型裂纹极限应力强度因子也随之增大。运用ABAQUS模拟软件,对不同压缩载荷作用下压剪裂纹的扩展进行模拟研究,得出了裂纹尖端II型应力强度因子随压缩载荷的变化规律。     

圆弧形穿透裂纹应力强度因子的仿真研究

根据复合型裂纹应力强度因子解析计算方法对不同的裂纹尺寸、荷载大小对应力强度因子的影响进行仿真研究,得到了不同情况下的应力强度因子.给出了I、II复合型裂纹应力强度因子随裂纹尺寸深度变化的情况,并对这两种情况下的应力强度因子进行了比较.     

MCTS试件的三维有限元计算断裂分析

为了探讨三维复合型断裂问题,采用ANSYS软件对一种带有倾斜裂纹面的修正紧凑拉剪(MCTS)试件进行了三维断裂有限元分析,并应用修正的虚拟裂纹闭合积分方法(MVCCI),对三维裂纹试件的应力强度因子进行了计算.研究结果表明:该MCTS试件在Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅰ+Ⅱ复合型(加载角为45°)加载条件下均产生了Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ复合型断裂...     

岩石动态断裂韧度温度相关性的实验研究

利用CCCD—SHPB（CentralCrackedCircularDisk—SplitHopkinsonPressureBar）试验系统对花岗岩试件实施同一加载速率、不同温度下的纯I加载试验,进而研究环境温度对岩石类材料动态断裂性能的影响。实验过程中控制加载脉冲,使得测试试件的加载速率基本一致,测得不同温度下试件两端平均栽荷P随时间的变化关系,将最大P-max心裂纹圆盘应力强度因子墨公式,获得不同温度下中心裂纹巴西圆盘岩石试件的动态断裂韧度蜀。。测试结果表明,温度处于10—100℃时,花岗岩动态断裂韧度K-Id温度的升高逐步下降,近似呈线性关系。     

Ⅰ-Ⅱ型裂纹发展的剪应力准则研究

将Ⅰ-Ⅱ型裂纹表面的剪应力引入裂尖应力强度因子的计算,获得了含中心闭合裂纹在不同裂纹长度、倾角以及摩擦系数下裂纹尖端的应力强度因子值。引入等径向剪应力线τrθ这一概念,在预测裂纹发生临界扩展时提出以下两个假设：闭合裂纹将沿着等τrθ线上双剪应力和最小的方向扩展;裂纹尖端的应力强度因子KⅡ达到材料的临界值KⅡc,裂纹将开始扩展;建立了Ⅰ-Ⅱ型闭合裂纹的剪应力准则。利用所建立的断裂判据计算求得的临界起裂角鼠与各种经典复合型断裂准则计算裂纹起裂角的结果较为接近,将其应用于Ⅰ-Ⅱ型裂纹的断裂判定是安全的。     

脉冲载荷影响岩石动态断裂韧性的有限元分析

依据岩石材料的力学性质以及中心裂纹圆盘试件在脆性材料断裂韧度测试方面的优越性,提出了在霍布金森压杆上使用中心裂纹圃盘试件来测试岩石动态断裂韧度的试验方法。利用有限元分析软件,通过对该试验系统的纯Ⅰ型加载情况下的三维动力学有限元计算,系统的分析了加载脉冲上升沿对岩石类材料动态断裂韧度测试的影响。通过比较中心裂纹圆盘试件动态应力强度因子的近场解和远场解,依据有限元分析结果确定动载荷脉冲上升沿时间对岩石动态应力强度因子的影响,从而选择合理的时间值。     

压裂压后裂缝闭合模型及其应用

综合运用流体力学和岩石力学的相关理论以及物质平衡原理,建立压裂压后裂缝闭合模型.通过模型求解分析裂缝闭合过程中井口压力的变化规律,给出裂缝闭合时间和支撑剂沉降距离的计算方法.实例分析和应用表明,低渗透储层人工裂缝自然闭合时间过长,支撑剂沉降距离较大,导致压裂液对地层和裂缝的污染严重,最终影响压裂效果,因此,压裂压后合理选择液体返排时机非常重要.     

扩展裂纹的动态COD

利用文献「１」给出的扩展裂纹与路径地匀的Ｊ积分,该积分适用于以任意可变速率扩展的裂纹动力学问题,并推导了Ｊ积分与动态ＣＯＤ及动应力强度因子Ｋ（ｔ）之间的关系,利用Ｊ积分有可能建立适用于裂纹扩展全过程,起裂、失稳扩展及止裂阶段的断裂准则。     

类裂纹缺口断裂准则综述

阐述了缺口断裂力学应力强度因子、COD和J积分概念的三类宏观力学模型和失效评定图方法,介绍了各种模型的基本假定、分析方法、以及最后提出的断裂准则适用的范围。此外,还概述了作者本人的进一步研究。     

电成像测井资料裂缝识别技术及其应用

利用裂缝图像的颜色（或灰度）和产状特征,结合岩芯标定和常规测井资料,可以有效地识别裂缝,定量判断出裂缝位置、发育程度及裂缝性质,进而定量求取裂缝参数,为探索充填缝的纵横向变化规律奠定基础。     

微型可调式长骨骨折外固定器

介绍了一种新型常规骨折外固定器，具有体积小，重量轻，操作方便，复位准确，安全可靠等优点，是目前较为理想的一种多功能外固定器，文中对其结构，性能及主要特点进行了分析。     

岩石、混凝土类材料复合裂纹断裂准则的探讨

本文对岩石与混凝土类脆性材料的强度和断裂机理进行了简要分析。在最大分离位移(MAXSD)屈服准则的基础上,建立了三维复合型裂纹的断裂准则。并与混凝土材料的三维复合裂纹和Ⅰ、Ⅱ型复合裂纹的断裂试验结果进行了比较。     

纤维增强陶瓷基复合材料的强化、韧化机制

在陶瓷材料中加入纤维，来改善陶瓷材料的脆性，增强陶瓷材料的韧性和强度。通过对陶瓷基复合材料应力、临界纤维长度的讨论可知，复合材料的强度应考虑纤维取向和纤维长度。阐述了几种纤维增韧的机理，用断裂功来评价断裂韧性已得到广泛应用。     

油气井压裂裂缝高度分析

按二维线弹性断裂力学理论,分别用解析法及有限元法分析了水力压裂过程中,原地应力、岩层性质和压裂液密度等因素对裂缝扩展的影响,提出了预测裂缝高度的方法和计算程序。     

Effect of Fracture Criteria on Taylor Impact Fracture

Taylor impact test on aluminum alloy 7A04-T6 presented in a previous study has been numerically evaluated using the finite element code ABAQUS/Explicit in this paper. The influence of fracture criterion in numerical simulations of the deformation and fracture behavior of Taylor rod has been studied. The following fracture criterions, included a modified version of Johnson-Cook, the Cockcroft-Latham(C-L), the constant fracture strain, the maximum shear stress and the maximum principle stress fracture models, have been used in this paper. Model constants for each criterion are calibrated from material tests. The modified version of Johnson-Cook fracture criterion with the stress triaxiality cut-off idea used can give good prediction to the Taylor impact fracture behavior. However, the C-L fracture criterion with only a constant required for calibrating by a simple test is found to give reasonable predictions. Unfortunately, the other three criteria are not able to repeat the experimentally obtained fracture behavior. The result indicates that the stress triaxiality cut-off idea is necessary to predict the Taylor impact fracture.     

有效应力作用下单裂隙渗透规律的实验研究

通过对单裂隙试件进行的渗透性实验，提出了考虑岩石物性参数的渗透系数表达式，并根据实验结果建立了在有效应力作用下裂隙闭合量Δｂ与渗透系数ｋｆ和有效应力σｃ的关系式。这对深入研究裂隙渗流，简化有限元计算，解决工程实际问题具有一定的指导意义。