岩石在压应力作用下的裂纹扩展模型

在分析应力作用下裂纹扩展模型的基础上,指出了目前几种常用的岩石中平面分支裂纹尖端应力强度因子的宾似解析式所存在的问题,并给出了应力强度因子的较为简便且合理的近似表达式。     

高围压卸荷条件下大理岩变形破坏及能量特征研究

能量的耗散与释放是岩石变形破坏的本质。基于MTS815 Flex Test GT岩石力学试验平台,通过室内三轴卸荷试验和数学物理分析方法,揭示了大理岩在高围压三轴卸荷条件下的应力应变关系及能量变化特征。结果表明,初始围压的增大将显著提升岩样峰值强度时的可释放应变能以及最终总能量;随着围压的增大,岩样所吸收的能量变化的快慢程度随着偏应力变化而有所减缓;峰值强度时岩样可释放应变能占总能量的比例随着围压的增大而急剧增大,而残余强度时所吸收的总能量几乎全部转化为耗散能;大理岩能量指标存在明显的围压效应,即峰值总能量和残余总能量随着围压增大而显著提高,且具有良好的线性关系。     

岩石在压应力作用下的裂纹扩展模型

在分析压应力作用下裂纹扩展模型的基础上,指出了目前几种常用的岩石中平面分支裂纹尖端应力强度因子的近似解析式所存在的问题,并给出了应力强度因子的较为简便且合理的近似表达式.     

高应力条件下双向激振时尾粉砂的动力特性

强地震荷载作用下P波(纵波)对土体的作用不可忽略,然而传统采用单向振动分析循环荷载作用下土体动力特性的方法往往忽略了纵波对土体动力稳定性的影响。为研究高应力条件下尾粉砂的动力特性,采用双向激振循环荷载模拟地震荷载,开展了一系列不同围压、动剪应力比、固结应力比下的双向振动三轴试验。研究结果表明：在双向循环荷载作用下,等压和偏压固结时饱和尾粉砂试样均存在转折累积塑性变形εtp,且在等压和偏压固结时转折累积塑性变形εtp的值与其对应的振次随着动应力幅值的增大呈相反的线性关系;围压对尾粉砂累积孔压增长曲线的形态具有显著的影响,围压相同时,动剪应力比、固结应力比的改变对累积孔压的增长曲线形态影响不大;随着围压的增大,在等压和偏压固结条件下尾粉砂的累积孔压增长曲线主要有两种发展模式,分别为3和4个发展阶段。同时,通过对试验结果的分析,提出尾粉砂在高应力条件下考虑多因素时的累积孔压增长模型,并得到等压固结和偏压固结时该模型的两种表现形式。该成果对地震荷载作用下尾矿坝体的动力稳定性研究具有一定的参考意义。     

冲击荷载作用下挡土墙的位移与应力计算

利用有限元法 ,结合挡土墙的边界条件 ,分析了冲击荷载作用下挡土墙的极限位移与极限应力 ,为挡土墙后填土实施强夯施工方法提供了科学的理论依据     

高应力下接触面抗剪特性影响因素分析

通过在DRS 1型微机高压直残剪试验系统上所进行的建筑砂、标准砂、粉土和粘土与砼、金属光滑、金属粗糙界面的正交直接剪切试验研究表明 :高应力作用下土体与刚度较大的界面的剪切应力 剪切位移曲线呈现出应变硬化的特征 ,与低应力作用下土与不同结构剪切特性存在明显的区别 .根据试验数据的方差分析和直观分析结果 :对于残余强度 ,法向应力的大小是第一影响因素 ,其次是土体的性质 ,第三是界面的基底性质 ,剪切速率的影响最小 ;对于剪切应力 -剪切位移曲线起始切线斜率 ,法向应力的大小、土体的性质是主要影响因素 ,第三是界面的基底性质 ,剪切速率的影响最小 .总的来看 ,影响高应力下接触面抗剪特性的主要影响因素是法向应力的大小 ,土体的性质是其次 ,剪切速率和基底性质的影响可以不予考虑 .     

厚壁圆筒在动载荷作用下的应力分析

应用应力波理论,采用围道积分的方法,对受均匀内压的圆柱形空腔的应力进行分析,得到在圆孔中作用一个突加载荷时平面问题的解。再根据火炮内膛压力的变化,拟合成动态载荷的曲线方程,由应力波在炮管中的传播以及在内外管壁的反射的理论,通过计算机的优化计算,获得了径向应力和环向应力沿管壁的分布,并对厚壁圆筒在动态载荷下的应力分析作一些说明。     

层压复合壳在冲击荷载作用下的应力分布

分析了层压复合壳在冲击荷载作用下的动力反应．通过实例计算,探讨了层压复合壳的应力分布规律、损伤指数,讨论了壳的曲率半径的变化对壳内应力分布的影响     

冲击载荷下含孔洞材料的屈服及孔洞的动态演化

探讨了在三轴高速冲击载荷作用下,含孔洞的率相关材料的宏观屈服行为及孔洞长大率.结果表明,惯性效应使宏观屈服面向外扩展且随加载速率的增大而更加明显;存在一个临界应力三维度,当应力三维度TσTcrσ时,惯性效应抑制孔洞长大,且孔洞长大到一定尺度后,长大速度趋于稳定;当孔洞半径足够小时,惯性效应可以忽略不计.     

高应力软岩隧道施工的时空效应分析

以湖南某高应力软岩隧道为背景,应用有限元软件ABAQUS对其施工的时空效应进行了分析,并对其影响范围及大小进行了研究,结果表明：高应力软岩隧道围岩稳定很大程度上受到隧道的＂空间效应＂及＂时间效应＂的影响,同时指出在施工时应尽早施加初期支护提高围岩自承能力,在围岩变形趋于稳定时施加二次支护坚决抑制软岩的流变所引起的大变形.     

循环冲击荷载下轴压对花岗岩动力学特性的影响

为研究循环冲击荷载下轴压对花岗岩动态力学特性的影响,利用改进的动静组合式SHPB装置对5种轴压σA(0,30,60,90和120 MPa)下的花岗岩试样进行等幅循环冲击.结果表明:在相同的循环冲击荷载下,试样的总循环冲击次数随轴压的增加呈现先增加后减小的趋势,在σA=60 MPa时达到最大.5种轴压下的试样都表现为典型...     

高应变速率下载荷方向对镁合金力学性能的影响

为了研究高应变速率下AZ31B镁合金动态力学行为各向异性,采用分离式霍普金森压杆（SHPB）对沿挤压方向（ED）、法向（ND）及横向（TD）加工的AZ31B镁合金在应变速率为1.058~2.500s-1范围内进行冲击压缩实验,并采用扫描电镜观察压缩断口形貌.结果表明：高应变速率下AZ31B镁合金沿ED方向和ND方向有明显的应变强化现象,而沿TD方向应力对应变速率不敏感;随应变速率的增加,不同载荷方向屈服强度与最大应力值的差值变化程度有所不同,其中沿ND方向差值变化最大,沿TD方向差值变化最小;通过观察扫描断口形貌发现,在高应变速率下AZ31B镁合金在不同载荷方向下的断裂方式均为解理断裂.     

流-固冲击载荷作用下圆柱薄壳的动力屈曲研究

研究流-固冲击载荷作用下的圆柱薄壳动力屈曲问题。运动方程采用Karman-Donnell运动方程,本构关系采用增量理论,借助增量数值计算方法对Karman-Donnell运动方程进行求解。结果表明：均匀径向外压对圆柱壳的轴向冲击过程和冲击性态有较大的影响。讨论了径向压力与轴向冲击载荷的幅值对结构临界动力屈曲载荷和临界动力失效载荷的影响。     

初始损伤–载荷–冻融作用下红砂岩的孔隙结构及力学特性

中国寒区的岩体支护、边坡开挖等工程需要深刻认知、准确评估载荷和冻融诱发岩体的损伤情况,尤其是裂隙岩体的损伤。研究采用核磁共振技术测试含单裂隙红砂岩试样在初始、力学循环加载后、冻融循环后三个阶段的孔隙度、T2谱分布等微观孔隙参数,随后测试损伤后试样的力学参数,以量化、评估力学循环加载、冻融循环对试样孔隙参数及力学性质的影响。试验结果表明,荷载和冻融先后作用下不同试样的孔隙结构和力学性质有相似的变化规律。试样随着力学循环加载其孔隙度不断增大,随着冻融循环作用其孔隙度继续增大。循环载荷作用促使试样孔隙度的增大以原有孔隙扩展为主,冻融循环作用促使试样孔隙度的增大以新增小孔隙和原有孔隙扩展为主。载荷、冻融都将导致试样强度、弹性模量的损伤,单一冻融作用下红砂岩试样强度损伤在5%-10%,但载荷、冻融先后作用下试样强度损伤达到20%-30%,试样的初始强度越小其强度损伤越大。分析试样的微观孔隙和宏观力学之间的相关性,发现损伤试样的孔隙度增幅与试样的强度降幅呈正相关。     

花岗岩和大理岩在不同应变率下的冲击试验研究

利用橡胶波形整形器改进后的分离式霍普金森压杆装置,对花岗岩和大理岩在不同应变率下进行了冲击压缩试验。通过试验有效性的验证,证明了数据的可靠性。试验结果表明:应变率明显影响这两类岩石材料的动态力学特性,不同冲击速度下的动态抗压强度、峰值应力、弹性模量表现出显著的率相关性,峰值应变则变化不大,其中分析了花岗岩和大理岩的峰值应力-冲击速度关系以及弹性模量-冲击速度关系,两者呈弱幂函数关系;加载过程中花岗岩表现出更显著的动态脆性,在破坏形态方面花岗岩大多呈轴向劈裂破坏,大理岩破碎程度明显更高呈压碎破坏,并从微观结构方面进行了对比分析。     

热非平衡和切应力作用下液膜流的扰动传播特性

基于完整边界条件,采用参数摄动法,推导并求解了沿倾斜壁面下降的蒸发或冷凝状态下适用的二维剪切液膜流动的Orr-Sommerfeld方程,得到扰动传播速度的表达式,分析了相变和切应力的影响。研究表明:扰动传播速度受蒸发状态影响而增大,受冷凝影响而减小;正向切应力促使扰动传播速度增大,反向切应力使其减小;在小雷诺数下内,雷诺数对扰动传播速度影响较大,随雷诺数增长,其影响逐渐减弱。     

高应力下石英砂与不同结构接触面抗剪强度的试验研究

高应力下土与结构接触面抗剪强度研究是当前井壁破裂理论研究的关键之一 .通过在DRS 1型微机高压直残剪试验系统上所进行的标准石英砂与不同基底的界面剪切特性试验研究表明 ,高应力作用下不同结构接触面的峰值强度与正应力以及残余强度与正应力之间的关系符合库仑强度准则 .咬合强度C和界面摩擦角δ取决于基底材料的刚度 ,刚度越大 ,C值越小 ,δ值越大 .高应力作用下不同结构界面剪切过程中土体都呈现出剪缩性 ,体积应变随剪切位移的增大而增大 ,体积应变受接触面的刚度和正应力共同影响     

高应力下石英砂与不同结构接触面抗剪强度的试验研究

高应力下土与结构接触面抗剪强度研究是当前井壁破裂理论研究的关键之一．通过在DRS.1型微机高压直残剪试验系统上所进行的标准石英砂与不同基底的界面剪切特性试验研究表明,高应力作用下不同结构接触面的峰值强度与正应力以及残余强度与正应力之间的关系符合库仑强度准则．咬合强度C和界面摩擦角δ取决于基底材料的刚度,刚度越大,C值越小,δ值越大．高应力作用下不同结构界面剪切过程中土体都呈现出剪缩性,体积应变随剪切位移的增大而增大,体积应变受接触面的刚度和正应力共同影响．     

应力波作用下巷道围岩层裂结构的稳定性研究

通过对巷帮围岩的受力特点分析,揭示了巷帮层裂结构形成的原因,并利用板的稳定性原理推导了应力波作用下层裂结构稳定的临界应力.并采用LS-DYNA软件,对扰动应力波作用下巷帮围岩层裂破坏结构的形成过程、巷道埋深对层裂结构形成的影响进行了有效的数值模拟,得到了一定巷道围岩应力状态下巷帮围岩层裂结构的形状、厚度等特征.结果表明:给定应力波强度条件下(pmax=15 MPa)巷帮围岩层裂破坏结构的形成与巷道的埋深有关,若H＜500 m,即可避免层裂结构的形成.当H≥500 m时,随着埋深的增加,巷帮层裂的范围有增大趋势,使得层裂结构失稳时,释放能量加大,向巷道内涌出的岩体量增加,预示着发生冲击矿压的强度变大.