弹性平板硬币型裂纹断裂分析

研究了弹性平板内硬币型裂纹的断裂问题，利用积分变换将问题化为求解积分方程组，导出了应力强度因子与能量释放率的表达式，并给出了数值计算结果。     

岩石类材料滑动裂纹模型

滑动裂纹模型被广泛应用于岩石类材料压剪断裂分析及损伤分析。针对较为典型的6种翼裂纹应力强度因子计算模型,综合考虑主裂面方位、翼裂方位、侧压及翼裂当量长度的影响,对各计算模型进行了系统的对比分析;针对翼裂纹沿主压应力方向的情形,进行有限元分析,并和理论模型计算结果进行比较。最后综合得到一些有益的结论和建议,可为选用滑动裂纹计算模型进行岩石类材料压剪断裂和损伤分析提供参考。     

数字图像相关法测定岩石Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹应力强度因子

提出了一种通过数字图像相关方法测定岩石Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹尖端位置和应力强度因子的试验方法。试验通过数字图像相关方法测定裂纹尖端区域位移场数据,将位移场数据带入极坐标系下位移场方程,计算裂纹尖端位置和应力强度因子。试验结果表明：采用该方法可以准确的测定岩石Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹应力强度因子、裂纹尖端位置及裂纹扩展长度,解决了以往研究方法因不能准确测定裂纹尖端位置和扩展方向,而无法准确测定岩石应力强度因子的难题。     

类岩石裂纹压剪流变断裂与亚临界扩展实验及破坏机制

进行双轴压缩条件下类岩石裂纹的压剪流变断裂实验,采用双扭试件的常位移松弛法对类岩石材料进行亚临界裂纹扩展与断裂韧度试验。在实验室尺度上证实了类岩石裂纹流变断裂现象的存在,并且得到了翼形裂纹–翼形裂纹贯通、翼形裂纹–原生裂纹贯通和翼形裂纹–翼形裂纹–剪切裂纹贯通的 3 种流变断裂贯通模式。类岩石材料的流变断裂是一种稳定的裂纹扩展,其本质原因是类岩石裂纹的亚临界扩展。以黏弹性断裂力学、流变力学和能量准则为理论依据,推导以应力强度因子、翼形裂纹长度和时间为内变量的相应势函数,建立多种破坏机制的 压剪岩石裂纹的流变断裂 判据和计算模型。 利用 流变断裂 实验对计算模型进行验证,得出裂纹流变 贯通的 理论时间与实验时间较为吻合,当翼形裂纹的扩展方向与最大压应力方向偏离较大时实验结果与理论模型误差较大。提出的计算方法和理论判据为研究岩石裂纹的流变断裂的细观机理及岩体工程流变破坏的宏观机制提供了一个新而实用的研究手段。     

基于SBFEM任意角度混合型裂纹断裂能计算的J积分方法研究

混合型裂纹断裂能(GF)是裂纹扩展的判据之一,是裂纹扩展方向分析的基础。以往平面问题断裂能J积分方法的研究只是局限于Ⅰ型或是Ⅱ型,裂纹方向为水平方向。推导了Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹任意角度时线弹性材料J积分与应力强度因子(SIF)K之间的关系,提出将比例边界有限元法(SBFEM)用于J积分的求解。在数值计算中,通过用SBFEM、有限元法(FEM)和用推导公式计算J积分的对比,验证推导公式的正确性,同时也说明SBFEM计算J积分是精确的、方便的。根据数值计算的结果,对计算边界与裂纹的距离、计算单元的尺寸以及积分路径等诸因素对精度的影响进行一定分析。     

颗粒复合材料微裂纹增韧的数值模拟

将弹性复合材料体中主裂纹尖端划分为3个不同的区域,导出了各个区域的本构模型及饱和区域的范围。在最大饱和区域内,应用Monte Carlo技术产生均匀分布的微裂纹来表示损伤的各向同性,并采用轮流迭代数值技术来评估主裂纹和微裂纹相互作用。在稀疏微裂纹的假设前提下,忽略微裂纹间的相互作用,主裂纹与每一个微裂纹相互作用的应力强度因子可以叠加。分析了两种荷载源,一个是在无限远荷载作用下主裂纹和微裂纹的相互作用,另一个是伴随着微裂纹面上残余应力的释放主裂纹和微裂纹的相互作用。结果表明,两种荷载源都对主裂纹有屏蔽作用,且主裂尖后的微裂纹有最大的屏蔽作用,主裂尖前的微裂纹没有屏蔽作用。     

混凝土柱中复合裂纹研究

通过研究一矩形截面柱的Ⅰ、 Ⅱ复合型裂纹尖端的应力场，运用抛物线强度破坏条件及最大拉应力理论，探讨了裂纹尖端塑性区范围及混凝土柱中裂纹的扩展方向。     

渗透水压下岩体多裂纹相互作用的计算

根据断裂力学理论,建立渗透水压下多裂隙岩体的力学模型,运用叠加原理,推导远场应力和裂隙水压力共同作用下的多裂纹尖端应力强度因子的计算公式,并在此基础上探讨了近置多裂纹间的相互影响.计算结果表明,如果裂纹之间间距较小,裂纹的相互作用对裂纹尖端处的应力场影响较大,根据裂纹的相对几何位置和裂纹倾角变化,进行不同叠加后的应力场...     

岩体Ⅰ型裂纹的有限元数值模拟分析

叙述了如何运用有限元方法对KⅠ型裂纹断裂韧度测试试验进行数值模拟,并阐述了运用位移法估算裂纹强度因子的过程和方法,重在阐明使用有限元数值模拟计算岩石Ⅰ型裂纹应力强度因子的准确性和可行性。     

含裂纹模拟岩石材料动焦散实验研究

应用动态焦散线方法,进行了含预置裂纹模拟岩石材料的冲击断裂实验。分析裂纹预置位置与长度对裂纹扩展及断裂破坏的影响规律,为相关领域的岩体工程稳定性分析提供依据。实验结果表明,应力强度因子在裂纹起裂前后呈现振荡变化特征;随着裂纹距试件左边缘长度的增加,应力强度因子数值逐渐变小,裂纹起裂时间提前,II型因子比例逐渐降低;随着裂纹长度的增加,应力强度因子最大值减小,裂纹起裂时间提前。     

An improved model for hydromechanical coupling during shearing of rock joints

This paper presents some experimental results from hydromechanical shear tests and an improved version of the original model suggested by Barton (Office of Nuclear Waste Isolation, Columbus, Ohio, ONWI-308, 1982. 96pp.) for the hydromechanical coupling of rock joints. The original model was developed for coupling between mechanical and hydraulic aperture change during normal loading and unloading. The method was also suggested for the coupling of shear dilation and hydraulic aperture changes. The improved model has the same appearance as the original and is based on hydromechanical shear experiments on granite rock joints. It includes both the mechanical and hydraulic aperture and the mobilised joint roughness coefficient (JRC_mob).     

广布疲劳损伤裂纹萌生寿命概率分布分析模型

提出了一种广布疲劳损伤裂纹萌生寿命概率分布的分析模型。通过研究广布疲劳损伤敏感结构中裂纹萌生机理,将多细节结构裂纹萌生寿命的取值事件转化为3个独立事件的积事件,前者的发生概率等于3个独立事件发生概率的乘积,3个独立事件的发生概率可由单细节结构裂纹萌生寿命的概率分布求得。从而可由单细节结构裂纹萌生寿命概率分布得到多细节结构中依次出现的各条裂纹的萌生寿命的概率分布。进行了单细节带孔板与多细节带孔板的裂纹萌生试验,并利用本文分析模型对多细节带孔板的裂纹萌生寿命进行了预测。预测结果和试验结果吻合良好,表明该模型是有效的。     

An improved cellular automaton method to model multispecies biofilms

Biomass-spreading rules used in previous cellular automaton methods to simulate multispecies biofilm introduced extensive mixing between different biomass species or resulted in spatially discontinuous biomass concentration and distribution; this caused results based on the cellular automaton methods to deviate from experimental results and those from the more computationally intensive continuous method. To overcome the problems, we propose new biomass-spreading rules in this work: Excess biomass spreads by pushing a line of grid cells that are on the shortest path from the source grid cell to the destination grid cell, and the fractions of different biomass species in the grid cells on the path change due to the spreading. To evaluate the new rules, three two-dimensional simulation examples are used to compare the biomass distribution computed using the continuous method and three cellular automaton methods, one based on the new rules and the other two based on rules presented in two previous studies. The relationship between the biomass species is syntrophic in one example and competitive in the other two examples. Simulation results generated using the cellular automaton method based on the new rules agree much better with the continuous method than do results using the other two cellular automaton methods. The new biomass-spreading rules are no more complex to implement than the existing rules.     

结构动力模型的改进直接修正方法及工程应用

直接模型修正方法是一类经典的解析动力模型修正技术,该方法具有计算高效和精确匹配目标模态参数等优点,但仅考虑与频率和振型相关的约束,导致修正模型预测的模态参与因子与实际识别值存在差异.针对该模态参数匹配不完备问题,提出了一种改进的直接模型修正方法.改进方法考虑模态参与因子在质量矩阵中的修正,采用约束最小化技术,推导了质量...     

基于Snort的入侵检测警报分析系统改进模型

针对目前入侵检测系统存在的警报量大、误报率高的问题,设计了一个基于Snort的入侵检测警报分析系统改进模型。该模型以开源入侵检测系统Snort为基础,利用关联规则挖掘算法建立正常警报行为模式和异常警报行为模式,提高了系统的检测效率,并在一定程度上提高了系统对未知攻击的检测能力。     

混凝土局部损伤裂缝带模型研究

为消除混凝土开裂使有限元分析结果对单元网格尺寸产生的依赖性,在基于局部本构模型的材料非线性有限元分析中,建立了混凝土局部损伤裂缝带模型。结果表明：该模型所采用的三参数幂函数型拉伸损伤演化方程,可满足不同单元网格尺寸下应力-应变关系调整的需要;在局部损伤本构模型中引入断裂能和与单元网格尺寸相关的裂缝带宽度,可在保证断裂能客观性的前提下依据初始应力-开裂应变关系推导不同单元网格尺寸下的应力-开裂应变关系;提出基于异步粒子群智能算法的优化反演方法,可实现在有限元分析中依据应力-开裂应变关系自适应,从而确定不同单元网格尺寸下的模型参数。在ABAQUS软件平台上采用所建立的模型对算例进行了数值模拟,验证了模型的有效性与程序编制的正确性。     

Local damage and crack band model for concrete

为消除混凝土开裂使有限元分析结果对单元网格尺寸产生的依赖性，在基于局部本构模型的材料非线性有限元分析中，建立了混凝土局部损伤裂缝带模型。结果表明：该模型所采用的三参数幂函数型拉伸损伤演化方程，可满足不同单元网格尺寸下应力-应变关系调整的需要；在局部损伤本构模型中引入断裂能和与单元网格尺寸相关的裂缝带宽度，可在保证断裂能客观性的前提下依据初始应力-开裂应变关系推导不同单元网格尺寸下的应力-开裂应变关系；提出基于异步粒子群智能算法的优化反演方法，可实现在有限元分析中依据应力-开裂应变关系自适应，从而确定不同单元网格尺寸下的模型参数。在ABAQUS软件平台上采用所建立的模型对算例进行了数值模拟，验证了模型的有效性与程序编制的正确性。     

不对称发育深卸荷地质力学模式

揭示不对称发育深卸荷空间分布规律、变形破坏类型及地质力学模式。以白鹤滩水电站深卸荷为典型实例,基于现场调查、精细描述,分析深卸荷空间分布特征、变形破坏特征、变形破坏类型,结合河谷演化历史,揭示深卸荷岩体能量演化过程,从能量存储、释放角度建立不对称发育深卸荷地质力学模式。研究表明：深卸荷分布于距边坡表面水平、垂向深度均为50～150 m空间范围,均处于历次谷底高应力集中影响范围;深卸荷变形破坏类型可划分为3类：继承性拉张型、新生性张剪型与错动扩展型;偏移-下切河谷演化使左岸岩体经历多次循环加卸载过程,能量演化过程具有区别于右岸的三高特点：储存量高,耗散量高,强度劣化程度高,这是深卸荷不对称分布的根本原因;深卸荷地质力学模式可概括为先期沿结构面与岩桥拉裂,以及后期沿缓倾角错动带产生的滑移-拉裂;深卸荷形成过程可概括为3阶段：损伤加剧与强度劣化阶段、局部拉应力形成阶段、错动扩张阶段。