研究岩石动态损伤的一种新模型

在分析岩石动态破坏损伤的基础上,将统计损伤模型和鲍埃丁－汤姆逊模型相结合,建立一种新的统计损伤时效模型,并得出其本构方程。     

岩石细观损伤演化与宏观变形响应关联研究

基于岩石全息干涉图的判读和统计分析,高精度定量获取了单轴压缩变质砂岩、板岩和花岗岩岩石试样变形破坏各阶段的细观裂纹演化及其与应力应变的对应关系,分析了岩石细观损伤演化对宏观变形的贡献;在岩样裂纹演化统计值与宏观力学响应的定量研究基础上,建立了试样表面裂损度和宏观变形响应之间的关系,岩石细观损伤引起变形特性的改变可以通过计量岩石表面裂损度加以描述,直观演示了岩石细观损伤演化与宏观力学响应的关联,能够有效地为岩石工程稳定性评价提供理论支撑。     

基于强度理论的岩石损伤弹塑性模型

根据单轴受力特性曲线唯象地考察岩石材料损伤演化,定义弹性应变表示的一维损伤变量及其本构模型,利用双剪强度理论将其推广至三维模型.塑性是潜在破坏面的摩擦滑移,在传统塑性理论的框架中,建立了基于摩尔-库仑强度理论与潜在滑移面摩擦软-硬化特性的各向异性损伤弹塑性本构关系.结果表明,计算的损伤演化与CT观测结果符合很好,用本文的弹塑性模型反映损伤材料的力学特性是可行的.     

岩石损伤理论研究进展

介绍了近年来岩石损伤理论若干进展,主要内容包括:岩石损伤理论的基本思想及其研究方法、岩石损伤的分类、损伤变量的定义与选取、岩石损伤本构模型的建立及其参数对岩石损伤行为的影响、不同荷载下岩石裂纹演化规律的研究、岩石损伤机理的探讨,以及对岩石损伤的一些认识。以上研究表明:首先,采用损伤力学对岩石损伤进行研究是一种行之有效的方法。其次,损伤模型的建立是岩石损伤的核心内容。通过室内试验研究岩石在不同荷载下的损伤演化规律,有助于揭示岩石损伤机理。最后提出下一步研究的重点是考虑多因素岩石耦合损伤。     

单轴压力作用下岩石损伤演化特征研究

采用赤微观测法和双曝光全息干涉法研究了单轴压力作用下岩石损伤特征,得出了变质砂岩变形与损伤演化的关系。岩石损伤演化实际上是微裂纹扩展区的演化即岩石中微孔隙、微裂纹成核和扩展的过程,裂纹萌生演化的分形分布受岩石组成、结构以及初始缺陷的影响,裂纹的汇合贯通制约着岩石的损伤状态和非线性变形,单轴受压岩石断裂机制主要是张拉破坏和局部剪切破坏。     

静载荷与循环冲击组合作用下岩石损伤本构模型研究

建立合理的损伤本构模型,对研究岩石在静载荷与循环冲击组合作用下的动态力学性能具有重要的意义. 首先,基于静载荷与循环冲击组合作用下岩石的损伤累积演化模型,结合岩石弹性模量与累积损伤变量的关系,将循环冲击次数引入岩石损伤本构关系中. 接着,假设岩石微元体强度服从Weibull分布,将统计损伤模型和黏弹性模型相结合,并根据Drucker-Prager破坏准则,建立有轴压有围压时循环冲击作用下岩石的动态损伤本构模型.进而,利用岩石动静组合加载试验数据验证损伤本构模型的正确性和可行性. 最后,研究模型中参数对循环冲击过程中应力-应变曲线的影响规律.结果表明,建立的岩石损伤本构模型较好地与试验数据吻合,能较好地反映具有静载荷的岩石在循环冲击过程中的本构关系.岩石的弹性模量、黏性系数等参数对循环冲击时岩石的应力-应变曲线影响较大;而岩石的摩擦角和泊松比等对具有三维静载岩石的冲击疲劳应力-应变曲线影响较小. 循环冲击过程中,岩石的非均匀度逐渐增加. 研究结果有益于完善静载荷与循环冲击组合作用下岩石动态疲劳力学理论体系.      

岩石中裂隙损伤对超声波衰减影响的实验研究

在分析岩石裂隙损伤声衰减基础上，形成了损伤参量Ｄ与衰减系数α的关系式，建立了表达缺陷尺度与数量分布特征的裂隙集合。运用能量法进行了玄武岩度件损伤声衰减与应力关系的实验研究。结果表明，品质因数下降量△Ｑｐ随应力比率变化的线性ｔｇα１，能够用来反映岩石裂隙损伤繁衍的规律。本文还对工程岩声衰减检测应用进行探索。     

煤岩强度及变形特征的微细观损伤机理

利用MTS815.03电液伺服岩石力学试验系统和S250Mk3扫描电镜对三种煤岩性能及形貌进行分析观察,采用损伤力学分析方法对煤岩强度和变形特征的微细观机理进行了研究.结果表明,煤岩微细观损伤变量对其宏观力学参数影响很大,同为石炭二叠系兖州煤田的鲍店矿3煤和许厂矿3煤的原生损伤变量分别比新河矿3煤减少68.5%和50.6%,其单轴抗压强度分别增加224.8%和109.9%,弹性模量分别增加147.3%和66.9%.同时,随损伤变量减小,煤的单轴压缩破坏逐渐由塑性向脆性转变.煤岩宏观力学性质与其微细观损伤密切相关.     

基于声发射的岩石损伤演化特征分析

选用脆性红砂岩进行声发射单轴压缩试验,利用单一参量振铃计数得出红砂岩受力之后内部的损伤变化特征,并得出岩石损伤变量增长曲线及应力-应变曲线。两种曲线都能反映出微损伤生长、发展到裂隙生成、贯通的全过程,并将其损伤演化过程划分为4个阶段:微损伤压密阶段;微损伤生长、连接阶段;宏观损伤裂隙阶段;损伤裂隙贯通、破坏阶段。通过在损伤变量前提下得出的预测红砂岩裂纹尺度增长曲线,相比实际裂纹尺度增长曲线符合的较好。因此损伤变量完全可以对岩石内部损伤做出演化分析,同时也表明声发射信息中振铃计数参量包含着岩石内部变化的详细信息。     

基于声发射的岩石疲劳损伤演化

通过砂岩试件疲劳破坏的声发射实验,分析了砂岩疲劳破坏过程的声发射特性,研究了岩石的疲劳损伤演化规律.按岩石整个疲劳过程的声发射特征及损伤演化规律,并参考岩石不可逆变形发展的三阶段规律可以将其分为四个阶段.岩石疲劳损伤破坏具有突发性,在岩石失稳阶段损伤加速演化.如果以声发射监测和预测岩石疲劳破坏,在损伤量0.4左右即进入失稳阶段,在损伤量0.3左右即进入失效阶段.     

不同粒度镍粉对WC－9％Ni硬质合金性能和组织的影响

研究了不同粒度镍粉对ＷＣ－９％Ｎｉ硬质合金性能和组织的影响，并对镍聚集现象给合金材质造成的不良影响进行了讨论。     

Statistical Damage Constitutive Model of Quasi-Brittle Materials

Recent studies have shown that statistical damage mechanics is one effective method to study the failure process of quasi-brittle materials. There are two key problems in setting up the statistical damage constitutive model of quasi-brittle materials, namely, determining the microunit strength and the parameters of statistical distribution that the microunit strength obeys. The four-parameter criterion is a failure criterion consisting of four unknown parameters. When the four parameters equal appropriate values, it may become the Drucker–Prager criterion (for rock), Mohr–Coulomb criterion (for rock), and Hsieh–Ting–Chen criterion (for concrete), so the four-parameter criterion may be used to simulate the elastoplastic behavior of rock and concrete quasi-brittle materials. In the paper, microunit strength is determined with the four-parameter criterion, thus the statistical damage constitutive model suits rock and concrete. The deficiencies of existing methods in determining the distribution parameters are investigated, and a new method for determining the distribution parameters is proposed. First, the theoretical relationships between the parameters and the strain and stress at the peak point of material failure curve are derived; second, the approximate relations between the strain and stress at the peak point of material failure curve and confining pressure are established through the curve fitting method; finally, the relations between the parameters and confining pressure are established. The proposed statistical damage softening constitutive model of quasi-brittle materials has universal meaning, the determination of distribution parameters has strict theoretical basis, and the distribution parameters can be conveniently obtained with general triaxial tests. Numerical examples are also presented to validate the model.     

单轴压缩下不同尺寸充填体能量损伤演化特征试验研究

对4种不同尺寸（40,70.7,100,150 mm）的充填体试件进行了室内单轴压缩试验,研究了尺寸变化对充填体能量演化规律和损伤破坏机制的影响,并得到了基于弹性能耗比的充填体破坏前兆判据。研究结果表明：单轴压缩下不同尺寸充填体的能量演化规律相似,体现为峰前以弹性应变能积蓄为主,峰后耗散能占比不断上升并迅速超越弹性应变能;随着试件尺寸的增加,充填体在峰值应力处总输入应变能、弹性应变能和耗散能均呈非线性下降趋势;根据耗散能曲线,可将充填体能量损伤演化过程划分为初始损伤、损伤加速、损伤稳定发展和损伤破坏4个阶段;试件尺寸越大,弹性能耗比K值变化幅度越大;弹性能耗比K值曲线整体先上升后下降,持续到一个较低值,在临近峰值应力处再转为上升。弹性能耗比K值曲线的这一变化规律可作为充填体临界破坏前兆特征。     

Effect of Clay Slime on the Froth Stability and Flotation Performance of Bastnaesite with Different Particle Sizes

Russian Journal of Non-Ferrous Metals - To investigate the effect of kaolin particles on the flotation performance and froth stability of different particle sizes of bastnaesite, batch flotation...     

基于声发射概率密度函数固废胶结充填体损伤分析

固废胶结充填体是保障矿山安全回采的关键承载结构,为探究其实际承载损伤破坏过程,在RMT-150C岩石力学测试系统上对不同粗骨料含量的4组胶结充填体试样进行了单轴压缩与循环载荷下的声发射试验。结果表明：循环载荷下,4组试样均具有显著的Kaiser效应,且含块石的3组试样声发射事件数更丰富,峰值应力前达到了纯尾砂试样的152%、225%和300%。同时,利用声发射概率密度与承载应力水平间的关联性,得到了4组不同块石含量胶结充填体的声发射概率密度方程,通过声发射概率密度函数实现了声发射参数量化分析胶结充填体承载损伤过程。对比损伤变量-应力水平曲线可以看出,块石的加入能够有效减缓并抑制前期损伤,当块石含量为20%时,效果最好。     

沉淀剂对共沉淀法制备FeCo预合金粉末粒度与形貌的影响

选用草酸、草酸铵、碳酸氢铵等不同的沉淀剂, 采用共沉淀法制备了FeCo预合金粉末. 用SEM观察粉末形貌, 用激光粒度仪测试粉末的激光粒度和粒度分布. 研究结果表明: 不同的沉淀剂可以制备不同粒度和形貌的预合金粉末, 预合金粉末的粒度和形貌与沉淀物粉末具有继承性;使用碳酸氢铵作为沉淀剂制备的粉末粒度最细, 为9.74 μm, 粒度分布较窄, 在1.5～14.8 μm范围;粉末形貌为由球形小颗粒构成的团聚体.     

单分散ZnS纳米粉末的制备及其粒度控制

采用均相沉淀法，结合微波加热、溶液电导率控制和冷冻干燥来制备单分散的ZnS纳米微粒，考察了反应温度、反应时间、溶液pH、分散剂对粉末粒度及其分布的影响，提出了采用高温成核-低温生长制备粒度可控的ZnS纳米粉末的新工艺。结果表明：控制溶液pH在1．5～2．5，以PVP 六偏磷酸钠作分散剂，反应物浓度在0．1mol／L以下，85℃成核-60℃生长，通过控制溶液陈化的时间可以有效地控制单分散ZnS纳米微粒粒度。     

球形Cu粉粒径对谐波结构TiB2/Cu复合材料组织及性能的影响

以Cu-Ti-B体系为研究对象,利用球磨和振动混粉方法进行构型设计,通过热压烧结制备出TiB2富集区（硬区）包裹纯Cu区（软区）的谐波结构TiB2/Cu复合材料。研究了球形Cu粉粒径对谐波结构复合材料微观组织、传导性能和力学性能的影响。结果显示：当球形Cu粉粒径较小时,谐波结构特征不明显,且强塑性较差。当球形Cu粉粒径大于15 μm时,谐波结构特征逐渐显著。当Cu粉粒径在53~75 μm时,谐波结构复合材料的致密度和传导性能最优,同时TiB2富集区与纯Cu区之间的不兼容变形有助于在纯Cu区产生背应力使其强化,并在TiB2富集区产生相应的正应力使其韧化,背应力与正应力的共同作用使谐波结构 TiB2/Cu复合材料发挥较好的协调变形能力,获得更优的强塑性匹配。随着球形Cu粉粒径进一步增加,复合材料的强塑性逐渐降低。因此,在谐波结构复合材料中,调控合适的非均匀组织特征对复合材料综合性能至关重要。