颗粒破碎对岩土体宏观力学性能影响的细观机理分析

采用离散元法建立了岩土颗粒的刚性簇与柔性簇的三轴试验数值模型,分析了两种颗粒模型在加载过程中的宏观力学响应规律,通过对颗粒配位数、孔隙率、颗粒旋转及能量变化的分析,从细观角度对岩土颗粒破碎的机理进行探讨。结果表明,柔性簇颗粒模型在加载破碎后,试样的体积缩小明显,颗粒更容易发生旋转,且颗粒破碎生成的动能、耗散的阻尼能均比颗粒未破碎时大。研究对比发现刚性簇颗粒没有体力能的消耗,这表明颗粒破碎是一个细观变化过程,破碎的颗粒运动更剧烈,产生能量更多,更容易填充试样内部孔隙;相比于刚性簇颗粒,柔性簇颗粒的配位数更低,试样强度较不破碎时更低,说明颗粒破碎会影响岩土的宏观力学性能,增加土体自身受力的不确定性。     

考虑颗粒破碎的堆石料动力变形特性模拟

颗粒破碎是影响堆石料强度和变形特性的重要因素,但目前针对颗粒破碎的模拟研究多在静力荷载条件下.为研究颗粒破碎对小应变条件下堆石料的动力变形特性的影响,采用多个等粒径小球按最密六方排列随机组合模拟不规则形状的堆石颗粒,通过碎片替换法模拟颗粒破碎,研究了花岗岩堆石料不同围压下的动力响应,探索了孔隙率对动弹性模量的影响,分析...     

孔隙对混凝土宏观力学性质的影响

目的研究混凝土孔隙结构参数对混凝土弹性模量、单轴强度等宏观力学性能及破坏规律的影响,建立混凝土细观结构参数和宏观力学特性之间的联系,为以后改善混凝土的力学性质打下基础.方法将混凝土看成由骨料、水泥砂浆以及两者之间的界面过渡区(ITZ)组成的三相复合材料,并在水泥砂浆中引入不同孔径、孔隙率的孔隙,通过数值试验研究孔径、孔隙率对混凝土强度和弹性模量的影响规律.结果混凝土弹性模量在同一孔径下随着孔隙率的增长呈线性下降,在同一孔隙率下随着孔径增大呈对数下降;抗拉抗压强度在同一孔径(孔隙率)下随着孔隙率(孔径)的增长呈对数下降;初始孔隙率越大,材料达到峰值应力时新破坏的面积越小;多孔径作用下的宏观力学性质是单一孔径力学性质的积分.结论混凝土中孔径分布和孔隙率对其弹性模量和强度均有较大影响.孔隙率相同时,多种孔径作用下的混凝土宏观力学性质是单一孔径作用下的宏观力学性质的加权平均值.     

模具用金属颗粒／树脂复合材料弹性模量的随机边界元计算

提出一种把弹性静力学多区域组合边界元和数理统计理论相结合的方法，用于计算模具用金属颗粒／树脂复合材料的宏观弹性模量。实测结果和计算结果吻合较好。     

泡沫金属的力学性能研究

利用Gibson—Ashby模型,对泡沫金属的基本参量（弹性模量和泊松比）进行了理论分析,建立了泡沫金属在弹性范围内的弹性模量和泊松比随相对密度变化的关系式,通过与Nieh等人的实验结果和Roberts等人的有限元分析结果比较表明,得到的关系式能较好地反映泡沫金属特性。研究表明,对于同一模型中,在相时密度相同的情况下,开孔泡沫金属材料的筋条截面惯性矩越大,其弹性模量越大,而泊松比越小。     

温度对深井岩石力学性质的影响

研究温度对岩石力学性质的影响机理。岩石矿物颗粒受到温度的影响而热胀冷缩,导致矿物颗粒间接触发生了变化,进而使得其强度发生变化。岩石的强度、弹性模量与温度变化均呈线性相关关系,温度和压力组合变化状态对岩石力学性质的影响相对比较复杂。     

钢绞线弹性模量的理论计算及其影响因素分析

根据钢绞线的几何特点推导出了钢绞线弹性模量的理论表达式，提出了钢绞线的形状系数概念，并且分析了钢绞线弹性模量的影响因素。钢绞线的内丝和外丝半径、捻距等几何参数对弹性模量的影响是主要因素，捻距越小弹性模量的损失越大，反之越小，因此在进行钢绞线的力学分析时将其等效成等截面圆杆是不恰当的。     

高炉渣固定床显热回收过程火用分析及系统优化设计

为使高炉渣显热得到高效高品质的回收,对固定床渣热回收过程进行火用分析,分析该过程主要不可逆因素(温差、流动阻力)产生的火用损;揭示颗粒直径、空隙率、床层高度、表观气速和空气初始温度等因素对总火用损率的影响规律。研究表明,随颗粒直径和床层高度的增大,总火用损存在一个最小值,对应存在颗粒直径和床层高度最优值;表观气速越大,总火用损越大;空隙率越大,总火用损越小;空气入口温度存在最佳值,并非越低越好。     

局部约束模式对单颗粒破碎强度的影响

为了研究不同约束模式对单颗粒破碎的影响,通过改变颗粒的接触状态（接触点个数、接触角度）设计一系列约束模式.对描述颗粒接触状态的二维矩阵进行奇异值分解（SVD）,得到量化颗粒约束状态的特征值.基于Voronoi图生成试样的随机不规则网格,在连续-离散耦合分析方法（FDEM）的基础上建立颗粒模型,研究颗粒的破碎强度和破碎形式与约束模式之间的关系,建立考虑颗粒约束模式的破碎阈值模型.通过大量的数值模拟结果可以看出,在颗粒破碎过程中,靠近竖直加载轴线的约束部位出现初始裂纹,并逐渐发展成为宏观贯穿裂缝,继而圆周侧向约束部位出现向顶部或底部约束部位扩展的裂纹.颗粒接触点或者配位数越多,SVD分解得到的平均奇异值越大,颗粒破碎阈值越高.在接触点或者配位数相同的情况下,约束模式对应的平均奇异值越高或偏状态程度越低,颗粒抵抗破碎的能力越强.     

高温下含裂纹铝合金梁自由振动频率分析

针对高温下含裂纹梁损伤振动的研究中不考虑温度对材料性能的影响等不足,分析了含裂纹简支梁的振动频率随温度的变化趋势,建立了高温下含裂纹简支梁的振动频率方程,并对高温下含裂纹简支铝合金梁进行了数值模拟运算,分析了其振动频率随温度的变化情况,给出了高温下含裂纹铝合金简支梁的振动频率与弹性模量的关系式.分析结果表明:温度的升高导致了材料弹性模量的下降,而弹性模量的下降又导致了梁自振频率的降低,随着温度的升高,裂纹的相对深度越大,梁自振频率下降幅度越大;裂纹位置离支座越近,对梁自振频率的变化影响越小.