沥青路面损伤分析及实验开发

利用粘弹性与损伤的分析理论,对含表面裂缝沥青路面进行了有限元分析,计算了损伤区半径和裂缝长度的改变量随温度和加载时间的变化,得到不同加载时间和不同变温的损伤区和断裂区的分布情况,模拟了损伤区的演化和裂缝的扩展过程;通过复合材料理论和劈裂实验的比较,确定了含纤维沥青混凝土的劲度模量,同时对含纤维和不含纤维沥青混凝土路面的疲劳寿命进行了计算、分析和比较,提出了新型抗损伤沥青路面.     

基于XFEM的再生复合路面反射裂缝扩展研究

为了探究裂缝扩展路径及在不同条件下的扩展规律,该文基于ABAQUS软件中扩展有限元方法(extended finite element method, XFEM)模拟分析沥青混凝土半圆弯曲断裂试验中的裂缝扩展规律。通过对比他人试验及数值模型数据,验证了基于XFEM的有限元模型分析裂缝扩展的有效性。此外,该文建立干法油石分离再生复合路面二维模型,研究模型中施工缝宽度、预埋裂缝长度、偏转角及预设位置对裂缝尖端应力影响,结果表明尖端应力随着裂缝长度、偏转角增加而增大,而随着施工缝宽度增大呈现先减小后增大趋势,随着偏移距离变大则先增大后减小。该文研究结果有助于复合路面反射裂缝定量分析与表征,为复合路面设计及后期养护提供了参考与依据。     

冻融疲劳作用下LHFRC损伤演变规律

为了研究层布式混杂纤维混凝土（LHFRC）在冻融疲劳作用下的损伤演变规律，提出了混凝土抗冻劣化的损伤演变数学模型，同时进行了普通混凝土（OC）与层布式混杂纤维混凝土的冻融试验，并在试验的基础上，回归出它们的冻融损伤演变方程。结果表明，LHFRC和OC的初劣点值相同，且在劣化初始阶段具体相同的损伤演变方程；在劣化扩展阶段，LHFRC和OC均具有幂函数形式的损伤演变方程，但LHFRF损伤变量小于同期的OC，钢纤维和聚丙烯纤维有效地抑制了其内部损伤发展。     

利用混凝土损伤塑性模型评价CRCP+AC复合式路面的损伤演变

在连续配筋混凝土复合式路面（CRCP＋AC）的研究中,CRCP面板的裂缝形态和分布模式是影响今后路面使用性能和生命周期的重要因素。研究采用ABAQUS有限元程序中的混凝土损伤塑性模型（CDP）表征CRCP面板的力学特性,结合三维瞬态热传导分析的温度场数据,分析了变温条件下的结构损伤情况;并进一步分析复合式路面在温度变化和交通荷载耦合作用下,CRCP面板损伤的演化规律以及裂缝张开闭合的行为特征。研究认为沥青面层的作用不仅仅局限在功能性方面,它可以明显改善CRCP面板的受力状况;复合式路面设计中应根据CRCP面板的温缩性能和损伤性能综合考虑沥青面层的合理厚度。     

页岩暂堵转向压裂水力裂缝扩展物模试验研究

暂堵转向压裂是提高页岩储层重复压裂缝网改造效果的重要手段，然而该压裂工艺对页岩水力裂缝扩展规律的影响机理尚不明确。因此，基于室内真三轴压裂物模试验，研究页岩暂堵转向压裂裂缝起裂与扩展规律，分析地应力及注入速率等因素对水力裂缝延伸行为的影响，并通过油藏改造面积(SRA)定量表征暂堵转向压裂缝网改造效果。结果表明，暂堵剂可有效封堵初始裂缝，憋压促使水力裂缝发生缝内转向或激活原生天然裂缝系统，提高页岩缝网复杂程度；根据最终水力裂缝形态展，可划分为4种基本类型，包括台阶状缝、激活天然弱面的横切缝、简单多裂缝以及复杂多裂缝网络；不同地应力差异条件下暂堵机理及裂缝延伸规律不同，当水平应力差小于12 MPa时，暂堵剂通过封堵近井筒初始张开的原生层理或天然裂缝，诱导产生与天然裂缝斜交的二次裂缝，当应力差高于15 MPa时，近井筒天然弱面难以激活，暂堵剂通过封堵垂直井筒的初始横切裂缝，诱发形成平行多横切裂缝；增大注液排量可以提高多裂缝形成几率及裂缝沟通面积。     

带裂混凝土路面的极限承载力

考虑水泥混凝土路面板存在的缺陷，运用断裂力学方法，研究了3种典型车轮荷载位置下带裂缝混凝土路面板的极限承载力，研究结果表明：裂缝的位置、长度对路面的实际承载力有较大影响，在同一块板上位于板边的裂缝对板的实际极限承载力影响最大，并随裂缝长度的增加承载力迅速下降，说明板边裂缝产生的危害比其他部位裂缝产生的危害大。     

基于松弛特性的沥青路面低温缩裂分析

目的 考虑沥青混凝土的松弛特性,研究含裂缝沥青混凝土路面的低温缩裂,揭示其破坏机理.方法 应用断裂力学与损伤力学耦合分析的方法确定初始损伤区与断裂区,采取逐级加密的方法划分网格来模拟裂缝,应用数值模拟的方法分析沥青混凝土的低温松弛特性.结果 随距裂尖点距离的逐渐增大,其垂直于裂缝方向的正应力将随之逐渐降低;初始裂缝越深,在相同时间内,垂直于裂缝方向的最大应力和最大弯沉也越大;随路表温度降低幅度的逐渐增大,垂直于裂缝方向的正应力也随之逐渐增大.结论 给出了温度、时间和裂缝深度对含裂缝沥青混凝土路面松弛特性的影响,对我国北方道路领域的研究具有借鉴作用.     

沥青路面表面裂缝扩展分析

沥青路面早期裂缝的出现,降低了道路的使用年限.为了研究使用状态下沥青路面表面裂缝的扩展行为,基于断裂力学理论,应用有限元软件ABAQUS,分析了移动荷载下裂缝应力强度因子K11的变化规律,研究了不同裂缝开裂深度和不同的层间摩擦接触状况下的路面响应,并探讨了面层厚度、面层和基层模量等路面结构参数对裂缝扩展的影响.为半刚性基层沥青路面的合理化设计和沥青路面的维修养护提供一定的理论参考.     

砌体结构中裂缝损伤的模糊综合评价

本文在讨论裂缝特性的基础上，对裂缝影响砌体结构性能的程度进行了模糊分析，建立了考虑裂缝宽度、裂缝长度、裂缝分布密度、裂缝发生部位及其走向等因素影响的综合评价方法．     

基于最小频率误差的混凝土重力坝损伤部位识别方法

在强震、冲击等荷载作用下混凝土重力坝易发生损伤破坏,如何有效快速地识别并定位重力坝损伤对大坝健康诊断和安全评价具有重要意义.为此提出了一种基于最小频率误差的混凝土重力坝损伤部位识别方法,该方法通过建立不同损伤部位的频率特征数据库,采用最小频率误差方法对大坝损伤进行识别和定位;同时研究了裂缝扩展深度及裂缝发展方向对该方法识别结果的影响.结果表明:提出的损伤部位识别方法能有效地识别混凝土重力坝损伤部位,且识别结果不受裂缝深度和方向的影响.     

金属材料裂纹尖端损伤研究

依据Lemaitre损伤演化模型，建立了裂纹尖端塑性区内空穴型损伤材料的损伤演化，并对金属材料裂纹尖端空穴型损伤实验结果进行了分析．     

声发射特征在灰岩损伤识别及定量评估中的应用

岩石的损伤演化研究直接关系到我国重大地下工程的安全控制问题,特征应力作为岩石变形破坏过程中的阈值应力,其能否被准确识别将直接影响损伤评价效果。本文利用RMTTS应力测试系统和MISTRAS声发射试验系统,针对灰岩裂缝应力的识别及损伤定量评价问题开展相关研究。通过灰岩单轴压缩下的声发射试验,分析了与应力-应变曲线各阶段对应的声发射信号特征,当裂缝扩展由稳定阶段发展为不稳定阶段时,声发射信号在频率和能级上都有较大幅度提高。基于灰岩单轴循环加载过程中Felicity效应比值FR的变化规律,提出了一种不依赖应变测量的裂缝损伤应力识别方法,对3组灰岩岩芯的识别结果为0.7-0.75σc ,与已有的应力-应变曲线法识别结果0.73σc 对比,验证了该方法的可靠性,Felicity效应识别法保证了求解结果的客观性,其识别范围可由循环加载间的应力增量大小决定。利用基于声发射能量值表征的损伤变量,对灰岩的损伤演化过程进行了定量评价,结果表明：在损伤稳定演化区间内,28.3％的应力范围,损伤累积了17.4％;而在裂缝损伤应力之后的损伤加剧演化区间内,26.1％的应力范围内,损伤累积了80％。本文的研究成果可为深入认识工程领域中岩石的损伤演化机制提供技术支持。     

裂尖损伤对弹塑性断裂特征量的影响

依据Lemaitre损伤演化模型，建立了裂尖塑性区内损伤材料的损伤演化，并对金属材料裂纹尖端损伤以及弹塑性断裂有关特征量的影响进行了分析．     

冲击荷载下岩石动态损伤演化研究

I型裂纹破坏为岩石材料在冲击荷载作用下的主要破坏方式.通过假设岩石材料宏观上是一个均匀连续体,而细观上其内部则包含了大量随机分布的微裂纹等损伤缺陷;研究了岩石材料在冲击荷载下裂纹的成核、发展以及内部损伤演化规律;借助于宏细观相结合的理论建立了表征岩石材料细观结构及其损伤演化过程中的某种特征参量与宏观力学参数之间的关系方程.     

裂隙岩体损伤局部化分析

裂隙岩体损伤局部化与裂隙扩展状态密切相关,裂隙扩展到一定长度后裂隙的扩展状态发生分叉,一部分裂隙继续扩展,另一部分裂隙停止扩展。裂隙岩体损伤局部化是由裂隙扩展状态分叉产生的,损伤局部化起始位置也取决于裂隙扩展状态。通过对多裂隙扩展状态的分叉分析,得到了含矩形分布裂隙岩体损伤局部化弯折裂纹临界扩展长度及临界应力。根据系数矩阵的特征值与特征向量,确定了裂隙岩体损伤局部化的位置,而且考虑了裂隙之间的相互作用。最后,通过算例分析得到了裂隙岩体损伤局部化临界应力与裂隙列间距、行间距、围压和原生裂隙倾角的关系。     

混凝土斜裂纹损伤断裂分析

混凝土构件中宏观裂纹尖端附近，伴随有损伤，随着损伤的发展，微裂纹集度不断增大，合并形成宏观裂纹，本文将Mazars混凝土损伤模型应用于混凝土断裂分析中，带斜裂纹的构件受拉应力作用时，将产生Ⅰ、Ⅱ型复合裂纹．本文分析了宏观裂纹尖端附近区域的损伤，所得结果与最大拉应力理论的结果比较相符。     

夹杂对粉末冶金CT试样断裂性能影响的计算研究

采用GURSON本构方程对含夹杂粉末冶金材料紧凑拉伸试样进行了有限元分析,模拟了裂尖与夹杂的相互作用对基体的损伤及裂纹扩展性能的影响.圆形夹杂对基体材料的损伤及裂纹扩展性能是最保守的形状,对于椭圆形夹杂,硬夹杂在椭圆横向受力较为安全,而软夹杂则相反,在椭圆纵向受力对基体的损伤更小.     

三峡水电站钢蜗壳外围混凝土损伤分析

将损伤力学引入三峡水电站钢蜗壳外围混凝土的非线性计算,研究混凝土由微观到宏观开裂的演变规律,为结构的损伤评估和配筋设计提供重要的参考。采用编制的正交异性三维损伤有限元程序对蜗壳结构进行损伤计算,细致地分析了钢蜗壳不同内水压力时,其外围混凝土的损伤分布规律及应力应变情况。结果表明:三峡水电站蜗壳结构具有较高的安全储备,结构设计合理。