Ballistic Performance and Damage Characteristics of Chemical Vapor Infiltration Quasi 3D-Cf/SiC Composites

To investigate the ballistic performance and damage characteristics of quasi threedimensional(3D) needle-punched Cf/SiC composites prepared by chemical vapor infiltration(CVI),penetration experiments were conducted by using 7.62 mm armor piercing incendiary(API).Macro and micro fracture morphologies were then observed on recycled targets.The results show that the protection coefficient of 3D Cf/SiC composites is 2.54.High porosity and many micro thermal stress cracks may directly lead to the lower ballistic performance.Flat fracture morphology was observed on the crater surface.The low dynamic fracture strength along layer direction may be attributed to the voids and microcracks caused by residual thermal stress.The damage characteristics of Cf/Si C composites include matrix cracking,fiber bundle cracking,interfacial debonding,fiber fracture,and fiber bundle pull-out.And interfacial debonding and fiber fracture may play major roles in energy absorption.     

三向应力状态下的应力─应变曲线及其应用

应用弹塑性力学的基本原理,推导了由材料单调拉伸应力─应变（σ－ε）曲线求得三向应力状态下应力－应变（σ1－ε1）曲线的表达式。实验结果验证了理论分析结果的正确性,并用σ1－ε1曲线解释了材料在受三向拉应力时机械性能的变化以及带裂纹构件在裂纹扩展时裂纹前缘形状变化的原因。     

卸围压条件下花岗岩强度特性及三维裂隙演化规律

为研究卸围压条件下花岗岩强度特性和三维裂隙演化规律,对花岗岩开展了常规三轴压缩、卸围压-加轴压和分级卸围压-加轴压循环加卸载3种不同应力路径力学试验,获得对应的轴、径向应力-应变曲线;采用CT扫描三维重构技术获得岩石卸围压过程中和破坏后内部裂隙分布三维图像.结果表明:相对于常规三轴压缩试验,试件在卸荷条件下脆性破坏特征更加显著,分级卸围压-加轴压循环加卸载会增大花岗岩的峰后延性,降低破坏轴压和破坏剧烈程度;两种卸围压方案都会使花岗岩的承载能力降低30%左右;卸荷作用下花岗岩宏观破裂为拉剪组合状,拉剪过渡不明显,表观裂隙是内部裂隙向外扩展的结果;花岗岩在卸荷作用下峰前产生的裂隙量较少,大量裂隙在峰后产生,破裂具有突发性和瞬时性,围压较低时宏观裂隙首先在试件边缘产生,围压较高时宏观裂隙首先在试件中部产生.     

三维压裂压力递减分析方法

在前人提出的拟三维压力递减分析模型基础上,建立了解释压裂后压力递减的三维模型,模型考虑了压裂液的续流影响.利用所建模型分析的压裂停泵后的压力递减数据,可计算裂缝几何参数(裂缝宽度、高度、长度)、压裂液滤失系数、地层应力强度因子、压裂液效率和裂缝延伸时间等,为调整大型压裂设计方案和新区整体压裂优化设计提供可靠的参数.研制了一套windows环境下的解释软件,运用该软件可获得有关评价参数.用计算实例说明了三维压裂压力递减分析方法的适用性和可靠性.     

Weakening effects of hydraulic fracture in hard roof under the influence of stress arch

For the problem of hydraulic fracture propagation when weakening the hard roof in fully mechanized top-coal caving stope of ultra-thick coal seam, based on the stress arch theory and the fracture mechanics, a two-dimensional model for hydraulic fracture of the roof in the stope was established to investigate the propagation laws of hydraulic fracture. The result shows that, after mining, the principal stress direction of overlaying rock deflects to form the stress arch, whose arrow height and arch thickness increase with the increase of the mining width and the side pressure coefficient. Within the influence range of stress arch, the hydraulic fracture in hard roof deflects towards the stope direction in the course of propagation and forms the ‘‘arch" fracture, which cuts off the roof below the fracture in a laminated way. The deflection angle of hydraulic fracture increases with the increase of the mining width, but decreases with the increase of the side pressure coefficient and the fractured horizon. This research can provide theoretical basis for the application of hydraulic fracturing method in the stope roof weakening.     

碾压混凝土高拱坝分缝形式研究

为解决碾压混凝土高拱坝设计的技术问题,结合沙牌工程,采用模型试验和三维非线性有限元计算方法,对碾压混凝土高拱坝不同分缝方案坝体结构的应力、变形及裂缝情况进行分析,从而确定分缝形式的合理性,为工程设计和施工提供参考依据。     

3D morphology and formation mechanism of fractures developed by true triaxial stressOA

As main part of underground rock mass, the three-dimensional(3D) morphology of natural fractures plays an important role in rock mass stability. Based on previous studies on 3D morphology, this study probes into the law and mechanism regarding the influence of the confining pressure constraints on3D morphological features of natural fractures. First, fracture surfaces were obtained by true triaxial compression test and 3D laser scanning. Then 3D morphological parameters of fractures were calcula...     

Fracture characteristics of iron ore under uncoupled blast loading

A blasting experiment was conducted on iron ore samples by considering multiple coupling charge coefficients. The resulting internal fracture and damage characteristics were quantitatively analyzed via computerized tomography (CT), scanning, and three-dimensional (3D) model reconstruction. The results show that the iron ore primarily displayed radial and circumferential cracks along the blast hole under an explosive load. When the decoupling coefficient was small, the crack surface was dominated by transgranular fractures in the form of intracrystalline fractures. As the uncoupling coefficient increased, the crack surface exhibited transgranular and intergranular coupled fracture modes. Using fractal theory to analyze crack distribution characteristics, as the decoupled coefficient increased, the body fractal dimension tended to decrease, and the degree of damage gradually decreased. The degree of damage reached a turning point when the decoupling charge coefficient was approximately 1.33. A numerical simulation suggested that the explosion energy transmitted to the iron ore and the effective stress decrease sharply when the decoupling coefficient exceeds 1.33. In some optimal uncoupling coefficient range, excessive fragmentation of the ore body is prevented, thereby allowing full use of the explosive energy.     

氢气压缩机螺栓断裂原因分析

通过成分分析、硬度测试、金相检验、宏观检验和断口分析等方法,对氢气压缩机螺栓断裂原因进行了分析。结果表明,螺栓断口基本与螺栓轴线垂直,断口全部位于螺栓与螺母旋合部分的第一扣螺纹根部,断口平齐,具有明显高应力疲劳断裂特征。在螺栓联接中,由于螺纹存在加工误差,使旋合的各扣螺纹不是同时全部接触,也不是同时承受载荷,因此,螺栓与螺母旋合的第一扣受载荷作用最大,且螺纹根部应力集中系数大,这是螺栓在交变载荷作用下首先产生裂纹源的外因。金相检验发现,材料中含有较多的夹杂物,呈点状分布,螺栓的组织不是综合机械性能良好的正常调质组织,降低了螺栓塑性韧性,这是螺栓裂纹扩展直至最终断裂的内因。     

双重介质油藏水平井试井分析方法

水平井发双重介质油藏比直井能取得更好的开发效果,已有油田开发的实践所证实,水平井试井分析是油藏类型识别及求取地层参数的重要手段。考虑井筒储集和表皮效应的情况下,建立了双重介质无限和盒型封闭油藏中水平井三维渗流的数学模型,利用拉普拉斯变换获得了数学模型的解,并对一口实例水平井的试井资料进行了分析,获得了裂缝渗透率,表皮系数,井稠储集系数,弹性储容比和窜流系数,结果表明,所提出的理论和方法是可行和实用的。     

侧向载荷下圆柱壳体断裂的ALE法数值模拟

为了了解侧向爆炸冲击载荷下圆柱壳体断裂过程,采用任意拉格郎日-欧拉方法、爆轰产物采用JWL状态方程对侧向爆炸冲击载荷作用下圆柱壳体断裂过程进行了数值模拟和分析．模拟结果表明,圆柱壳体爆炸断裂所需炸药量与壳体壁厚为递增线性关系,且这个线性关系的斜率随壁厚不同而改变．在其他条件相同的情况下,壳壁越厚,增加炸药量爆炸时壳体单元最大应力增加越慢．     

用脆性材料进行水工结构的断裂破坏模型试验

模型材料石膏具有与混凝土相似的断裂力学特性。混凝土和石膏两者在复合型荷载下的试验数值与最大拉应力判据曲线颇为吻合,并且它们的断裂韧度是它们的抗拉强度的线性函数。二维石膏块体断裂破坏模拟试验结果与有限元计算十分相近,从而模型试验为解决水工结构断裂问题提供了途径。     

CCGA焊点热循环加载条件下应力应变有限元分析

SMT焊点在热循环加载条件下的应力应变过程分析是 SMT焊点可靠性研究的重要内容。SMT焊点的可靠性问题主要是焊点在热循环过程中 ,由于陶瓷芯片载体与基板材料之间的热膨胀失配而导致焊点的蠕变疲劳失效。以 CCGA焊点为例 ,利用 CCGA三维焊点形态预测表面节点输出结果 ,将焊点形态分析三维表面模型转换为焊点应力应变有限元分析三维实体模型 ,从而建立了 CCGA焊点可靠性分析模型 ,采用三维有限元方法分析了 CCGA焊点在热循环条件下的应力应变过程。在此基础上 ,对 CCGA焊点疲劳寿命进行了计算     

岩石节理剪切强度研究

利用断裂力学理论分析了纯剪切应力状态和双向压应力状态作用下节理模型的断裂机制。在已有的数值模拟和实验基础上,通过引入分形维数,推导了粗糙节理的摩尔-库仑剪切强度的改进公式。该公式的分析结果显示,节理尺度相对于岩体尺寸越大,节理的抗剪强度就越低,并且节理的抗剪切强度与分形维数的关系是一种非线性增长关系。     

硅芯片断裂原因分析与工艺改善

基于硅芯片与铜引线焊接后的焊接强度测试结果不理想,探讨硅层断裂而焊接拉力并非为最佳的问题．分别从硅材料、焊接应力、铜扩散以及无铅制造等方面综述引起芯片断裂的原因,并结合生产工艺在解决应力影响和焊料方面提出可行的改善方法．     

用全波列测井资料预测地层破裂压力的应用研究

预测地层的破裂压力在钻井施工、钻井液的选取及水力压裂等方面有着重要的意义。本文系统介绍了利用声波全波资料和岩石力学理论预测地层的破裂压力和压裂裂缝高度的方法．用该方法对吉林某区块一口井的破裂压力和压裂裂缝高度进行了预测，并通过现场资料进行了验证，结果表明破裂压力预测的精度是比较高的，误差控制在4％以内，从而提供了比较合理的钻井液密度参考值和人工压裂时的压力参考值。由此可见，该方法对合理选取钻井液密度和压裂施工具有重要的指导意义。也说明了在破裂压力预测模型中，引入了广义构造应力系数的合理性。     

基于三维裂隙网络的岩体剪切特性尺寸效应分析

为研究复杂裂隙岩体剪切特性的尺寸效应,以西藏怒江松塔水电站PDC3平硐为例,在现场采集裂隙信息的基础上,基于颗粒流PFC^3D软件通过统计学方法及蒙特卡洛原理生成三维裂隙网络,构建等效岩体,进行大尺度直剪模拟试验得到裂隙岩体的抗剪强度、内摩擦系数及内聚力,分别研究其尺寸效应并确定不同参数下的REV尺寸,继而对相关参数和试样尺寸分别进行非线性回归拟合,探究其函数关系。结果表明：抗剪强度、内聚力及内摩擦系数随着试样尺寸的变化而趋于稳定,且不同参数得到的REV大小不同;综合分析不同参数的REV尺寸,得出研究区裂隙岩体的剪切特性REV尺寸为11 m×11 m×11 m;通过函数关系拟合,抗剪强度、内聚力和内摩擦系数与试样尺寸之间均存在指数函数关系。该成果为研究复杂裂隙岩体的力学REV以及合理确定力学参数提供了依据。     

多元多方程地应力反演与工程应用研究

在分析某水电站地下厂房区工程地质条件以及实测地应力的基础上,借助有限元计算工具MATLAB,对各影响因素共同作用下的三维地质模型进行了计算。通过分析各测点的实测值与回归值之间的数值关系,建立了多元回归模型,求出最优回归系数,从而获得初始地应力场的分布规律。首次考虑了各应力分量之间的联系与相互独立性,得到了更合理的应力场分布。结果显示实测点处地应力的计算值与实测值吻合较好,表明经过回归得到的地应力场是合理的。     

盾构隧道已开裂管片的受力变形特性

结合广州地铁某已运营的盾构区间隧道现状,通过采用三维Goodman单元来模拟管片已存在的裂缝,对盾构区间隧道已开裂管片的裂缝深度变化对管片结构造成的影响进行了分析,同时也对侧向土压力、地基弹簧系数以及地下水位等几种重要因素对管片受力变形特性的影响进行了评估.研究表明,随着裂缝深度的增加,管片砼的拉应力、压应力虽然达到最大值,但变化幅度并不大.但当裂缝接近径向贯通的时候,钢筋的拉应力值会大大增加,有可能超过允许值.同时,在盾构管片存在既有裂缝的情况下,盾构管片的最大拉应力值、水平和竖向收敛值、竖向沉降值均随侧向土压力系数、地基弹簧系数的减少而增大,同时随地下水位埋深的增大而增大.根据研究结果,对该区间隧道盾构隧道的裂缝等病害采取了针对性修复措施,目前无新的裂缝出现,总体处于稳定及安全的状态.     

基于离散元的岩石单轴压缩实验模拟及断裂特性分析

利用20 t级单轴实验机对大庆三肇地区深层岩石进行单轴压缩实验。基于室内实验力学得到岩石物理参数及单轴压缩所能测出的接触参数,通过离散元软件虚拟参数标定得到与室内实验相似力学性质的模拟岩石试样,并通过离散元软件EDEM对该岩石试样进行单轴压缩实验模拟,得到应力⁃应变曲线,通过对应力⁃应变曲线得到阶段性的破坏过程,研究了在单轴应力条件下岩石破坏的阶段性形态及微观的力链断裂特征及不同时刻黏结键数目与时间的关系。研究表明,在单轴压缩过程中脆性岩石没有较大的变形,力链断裂的方式为直接断裂,没有发生很大的形变。产生这种破坏的原因可能是岩石中裂隙的发生和发展的结果。