易碎弹复合材料动态特性数值研究

利用Split Hopkinson Pressure Bar （SHPB）实验装置获取复合材料易碎弹试件的动态力学特性,并应用LS-DYNA软件对SHPB实验过程进行数值模拟.结合SHPB应力波理论,研究不同撞击速度对试件破坏程度、压杆轴向应变波形以及试件动态力学特性的影响.仿真结果表明：试件仿真结果与实验结果基本吻合,说明SHPB实验仿真是可行的;试件的破坏程度随着撞击速度的增大而显著,但压杆轴向应变波形以及试件动态力学特性随着撞击速度的增大变化不明显.     

车辆轴载作用下半刚性基层沥青路面破坏潜力分级

针对不同轴载对半刚性基层沥青路面的潜在破坏能力问题,提出一种根据不同轴载作用下路面力学响应为标准的路面破坏分级方法。该方法应用弹性层状体系理论分析了不同轴载作用下的半刚性基层沥青路面力学特性,通过计算沥青层的抗剪强度、半刚性基层的拉应力和各结构层的压应力,并与标准轴载作用下结构层力学特性进行了比较,辅以各结构层的设计允许应力值,得到不同轴载作用下的路面破坏潜力表。通过对某公路安徽段实测数据的分析表明,该方法可以有效地实现不同轴载对半刚性基层沥青路面的潜在破坏能力分析。     

深部砂岩加卸载过程的能量演化分析

为了研究砂岩不同应力路径下的力学特征和能量演化规律,开展砂岩的三轴加载试验与同时卸轴压和围压的三轴卸荷试验.分析了在受荷破坏过程中围压以及应力路径对砂岩的力学特性以及能量演化规律的影响.结果表明:不同的应力路径下,围压增大可以提高试件的力学特性;不同应力路径下,围压的增高会提高峰值强度对应的总能量、弹性能以及耗散能;不...     

水影响下油页岩三轴压缩力学特性试验研究

为研究油页岩的力学特性,试验采用吉林桦甸油页岩试样,利用YE-200A液压式压力试验机和自制三轴压力室,进行油页岩三轴压缩实验。通过不同围压、不同水化时间的三轴压缩实验,揭示油页岩全应力-应变、峰值强度、弹性模量、泊松比随不同围压和水化时间的变化规律,以及油页岩的破坏形式。结果表明,水化对油页岩的力学特性影响很大,使其峰值强度和弹性模量降低,同时,还表现出明显的延性效应;另外,围压和水化作用的对比分析表明,在围压影响下水化对油页岩强度影响比自然状态下小,油页岩因原岩裂隙发育不同水化后呈现不同的破坏形式。     

古遗址边坡在卸荷条件下的稳定性研究

以铜绿山边坡为工程背景,分析了边坡的稳定性。采矿过程产生的卸荷力学条件与常规的加载力学试验参数、模型和方法完全不同。本文通过对卸荷岩体力学原理研究表明,对于采矿一类的岩体工程问题应该应用岩体卸荷的应力、应变路径来分析。本文从铜绿山遗址边坡的地质特征人手。在了解边坡地质特征的基础上,参照边坡的变形破坏现状,采用非线性弹塑性力学模型,运用ANSYS软件对古遗址边坡的采矿过程进行了分析。并且与不考虑采矿过程做了对比研究。     

单丝复合体系界面力学行为的表征

界面是纤维增强树脂基复合材料的重要细观结构,极大程度地影响着该材料的宏观性能以及破坏模式.单丝复合体系是界面力学性能表征的主要研究对象.从细观力学实验,细观力学模型以及数值模拟3个方面出发,全面地阐述了单丝复合体系界面力学行为表征的手段和方法.细观力学实验是建立细观力学模型以及发展数值模拟方法的基础,应充分利用三者的关系,建立完善的界面性能表征体系,以便更加准确的预报复合材料的力学性能,满足各个行业的要求.     

刚性驱动轮在沙土上滑转下陷量的计算方法

本文从车轮与土壤相互作用关系入手,在对现有的实验和理论研究结果进行分析的基础上,应用土壤力学和塑性理论的基本原理,提出用接触面上的剪切应力分布特性来判断轮下土壤纵向流动破坏区域的大小,建立了在不同滑转率时刚性驱动轮下土壤纵向流动破坏区域的包络线方程及滑转下陷量的计算方法。     

水泥土材料的细观损伤机理

为了研究水泥土的细观损伤机理,在中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学重点实验室进行了一系列水泥土细观力学试验.基于细观力学实验结果,分析了实验进行过程中水泥土细观实时图像的表面变化以及水泥土应力-应变关系曲线的突变特征,探讨了水泥土的细观损伤破裂机理.结果表明：水泥土材料的结构组成具有不均匀性,且有初始损伤存在.在荷载作用下,材料的破坏是由其内部细观尺度的损伤演变并发展的,最终汇聚成宏观裂纹,宏观裂纹进一步扩展导致材料强度丧失、结构破坏.用细观力学和损伤力学基本原理来分析水泥土的承载性状及在第一承载阶段的损伤演变情况,可评定材料的承载能力及其工程结构的可靠性.     

非连通预制节理试件力学特性试验研究

为了研究节理几何特征的变化对岩石力学特性的影响,设计了具有不同节理连通率和不同节理倾角的试件,通过常规三轴压缩试验,分析了围压、节理倾角和节理连通率对试件强度以及变形和破坏特征的影响。岩样破坏形态分为穿越节理面的压剪破坏、沿节理面剪切滑动和节理端点处拉裂的混合破坏、完全沿节理面的剪切破坏。结果表明:围压、节理几何参数对试样的力学特性产生了不同程度的影响。通过节理参数的敏感性分析可以得出,节理倾角对试件强度的影响较节理连通率更为显著,节理连通率与破坏形态之间联系更为密切,围压对于试件承载力和变形参数值波动的影响较为明显。研究成果对认识非贯通节理岩体的力学特性有一定的参考作用。     

塑料拉伸破坏行为的讨论

本文对工业和科研部门等领域常用的几种塑料进行了力学破坏行为的探讨.并通过试验说明了它们在机械性能上的差异及在工程中正确掌握塑料的机械性能,精确有效地设计塑料制品,具有重要意义。最后通过与传统的工程材料低碳钢进行了比较,讨论了该两种工程材料力学性质上的差异及实验方法上的不同。     

混凝土破坏的断裂与损伤耦合分析

目的 应用断裂力学与损伤力学耦合分析方法分析混凝土破坏的问题．方法 以三点弯曲混凝土梁为例，应用断裂力学与损伤力学耦合分析方法从理论上确定初始损伤区与断裂区，然后用损伤力学的方法、数值模拟混凝土梁的破坏过程．结果 确定了三点弯曲混凝土梁的损伤区和断裂区尺寸，应用西多霍夫损伤模型和断裂力学的耦合分析方法数值模拟了混凝土三点弯曲梁的破坏过程，发现裂纹是带着损伤区向前扩展的．结论 笔者提出的方法是合理的便于工程应用的模拟混凝土裂纹扩展过程的方法。     

岩石动载损伤破坏的研究进展

自从1976年Dougill将损伤力学引入岩石材料的研究中以来,岩石动载损伤破坏的研究已成为岩石力学领域重要研究课题之一,并且在许多行业中应用。概述了岩石动载损伤破坏实验的研究、破坏特性、能量损耗、损伤破坏模型及本构方程的发展,提出了水中爆炸激波对饱和水泥试样冲击损伤的初步研究成果。     

冰的力学性能试验研究

为解决冰凌灾害防治研究中冰的力学参数取值问题,在传统力学试验方法的基础上,通过改进试验设备、控制试验条件,测得了冰体在不同温度(-5、-15、-25、-30、-35、-40℃)及不同加载速率(0.05、0.10、0.30、0.50、0.80 k N/s)下的强度、变形和弹性模量.通过分析,比较不同条件下冰体破坏特征和应力-应变曲线,得出了冰体力学参数及其材料性能,为冰凌灾害防治、冰凌爆破及数值模拟等研究提供了数据参考.     

零屈服应力下混凝土三轴受压塑性模型

为了模拟混凝土真三轴压缩的力学性质,在分析混凝土真三轴和常规三轴压缩试验结果基础上,以经典塑性力学为理论基础,建立了混凝土的真三轴本构模型.模型考虑了混凝土初始屈服强度为0的实验特性,采用4参数的Hsieh-Ting-Chen作为破坏准则,假定材料强化和软化符合各向同性和非相关联的塑性流动法则,并将混凝土压缩实验中的扩容和塑性功相联系起来,把lode角引入塑性势函数中.模型与两种不同配比的混凝土立方体试件分别在6组不同加载路径下的试验结果进行了验证.     

受载煤体电磁辐射动态非线性特征

为了研究受载煤岩变形破裂过程中电磁辐射动态非线性特征,对不同力学性质的煤样进行了不同加载速率的单轴压缩实验和分级加载实验,发现受载煤体电磁辐射由煤的力学性质、应力水平及加载速率共同决定,煤的强度越高、加载速率或应力水平越大,电磁辐射非线性特征越明显.依据煤的力学性质,受载煤体在变形破裂过程中其破坏前兆信号可以划分为3种类型.应用时变多重分形理论分析了电磁辐射时间序列,结果表明煤岩破裂失稳之前多重分形参数Δαm随载荷的增加呈增大趋势,在破坏后期Δαm有一定程度降低.裂纹扩展越激烈,煤岩内部损伤程度越高,Δfm越小.Δαm,Δfm的动态变化可以用来评价煤岩变形破裂过程及破坏阶段.     

石英云母片岩结构特征及其物理模拟

石英云母片岩为典型片理岩石,以其特有的片理构造区别于层理或层状岩石,造成其破坏机制区别于常规意义上的层理或层状岩石.由于石英云母片岩石遇水易崩解,片理面倾角变化剧烈,造成系统多角度定向取样难度大,岩石变异性大,进一步导致其力学试验难以系统开展,而通过相似材料物理模拟试验定性探究岩石力学特性及行为方式是岩石力学领域经常采用的研究方法.首先,采用电镜扫描和偏光显微镜揭示石英云母片岩的结构和构造特征,并根据室内试验结果,从宏观及细观角度对石英云母片岩的变形破坏机制进行分析;其次,为较好模拟和体现片理构造特征发明一种制作片理岩石相似材料的装置和方法,并制作获得了相应的物理模拟材料.最后,通过不同片理面倾角单轴和三轴试验,研究此相似材料的力学行为、破坏特征及力学参数随片理面倾角和围压的变化规律.基于物质结构表观分析和力学试验结果对比验证所制作片理岩石相似材料装置的可靠性、方法的可行性及材料本身的相似性.     

热循环影响的细粒致密花岗岩力学特性试验

深部岩土工程常常面临复杂变温环境,岩石力学特性热循环效应对于储层与围岩稳定性评估以及岩石材料合理利用至关重要。而对于细粒致密花岗岩地热储层,其力学特性关系到能源高效开采及工程安全问题。因此,本文对花岗岩试样开展了热循环实验、单轴压缩实验和光学显微镜观测实验,以研究其破坏特征、力学参数变化以及细粒致密结构对花岗岩力学特性影响机制。结果表明,岩石的破坏特征与力学性质随着热循环温度和次数的变化趋势与结构紧密相关;对于细粒致密结构的花岗岩,其单轴抗压强度与弹性模量随着热循环上限温度和次数增加而逐渐降低,在超过10次热循环后抗压强度降低速率变得缓慢;热循环上限温度升高能够提高花岗岩力学性质随着热循环劣化的敏感性;300℃以内热循环不会改变细粒致密花岗岩脆性破坏特征;通过显微观测分析表明,热循环能显著促进花岗岩裂纹扩展,在20~300℃热循环20次后其线性裂纹密度为1.69 mm-1,是热循环1次的1.5倍;由于结构细粒致密,约束了花岗岩矿物颗粒的膨胀压密效应,造成热应力诱发的裂纹萌生与扩展演化作用占据优势,进而宏观力学参数随着相应线性裂纹密度呈现非线性降低。本次研究对于变温环境下深部岩土工程力学问题相关探索具有一定基础参考价值。     

不同粘粒含量土体管涌试验研究

为研究粘粒对土体管涌发生发展的影响以及管涌破坏后的力学性质,配置不同粘粒含量的土样,进行室内管涌试验模拟,并取破坏后的土样进行三轴压缩试验.对各土样水力梯度-流速曲线、应力应变曲线进行分析,研究结果表明:(1)含粘粒土样的临界水力梯度和开始发生管涌破坏时的水力梯度与粘粒含量呈负相关,破坏时流速与粘粒含量呈正相关.(2)...     

巷道围岩蝶形破坏理论的适用性分析

蝶形破坏理论为定量研究地下围岩力学行为及解决地下工程灾害提供新的思路和方法.针对业内专家学者对蝶形破坏理论重点关心的问题展开研究,通过理论分析与数值模拟分析了理论计算的可靠性,以及蝶形破坏理论在不同巷道断面形状、层状围岩条件下的适用性.结果表明:1)理论计算与数值模拟得到的塑性区的形态与发展规律完全一致,仅在塑性区范围计算精度上有所差别,理论公式在研究巷道围岩力学行为规律方面具有可靠性;2)不同巷道断面形状围岩的蝶形破坏具有相似性,理论计算得到的蝶形破坏规律在非圆形断面条件下仍然适用;3)在层状围岩条件下岩层之间性质的差异导致巷道围岩蝶形破坏表现出选择性,但蝶形显现部位仍然符合蝶形破坏的数学界定,因此蝶形破坏理论在层状围岩条件下仍然适用.     

单轴压缩下不同刚度充填物对厚壁圆筒砂岩力学及断裂响应的影响

为了研究不同刚度充填物对厚壁圆筒砂岩力学及断裂响应的影响,对充填铝棒、铅棒以及有机玻璃棒的厚壁圆筒砂岩试样进行单轴压缩试验,同时对完整砂岩试样及厚壁圆筒试样也进行单轴压缩试验作为参照.对比研究各组试样的强度、变形及破坏特征,并通过岩石和充填棒上的环向应变值特征分析了影响应力阈值及局部破坏应力阈值的变化情况.研究结果表明...