大理石切割过程研究

本文从大理石宏观、微观物理力学性质分析入手，以损伤力学理论为基础，利用扫描电镜对大理石切断面进行了深入分析，提出大理石切割过程为：微裂纹成核和原生微裂纹产生应力集中；微裂纹扩展、贯穿、交汇；切屑去除三个过程。大理石切割机理为脆性破坏。     

塔山大理石矿床特征和性能

作者通过对塔山大理石矿床地质特征垢的分析，研究了岩石的矿物成分、化学成分和物理、力学性质。研究结果表明，塔山大理石装饰性能优良，具有较高的开发利用价值。     

基于傅里叶近似法的S-RM细观损伤过程研究

为了明确土石混合体（S-RM）的细观损伤演化过程,基于现场水平推剪试验,采用离散元数值模拟方法,开展S-RM水平推剪数值实验研究,分析S-RM的力学特性和细观损伤演化特征. 基于傅里叶近似法,提出微裂纹各向异性定量评价方法. 根据S-RM变形破坏过程中微裂纹各向异性演化特征,划分了S-RM水平推剪细观损伤阶段,通过分析各细观损伤阶段的裂纹扩展特征及发展规律,揭示了S-RM剪切滑动面形成机理. 试验结果表明,微裂纹各向异性程度随着剪切位移的增加而增强,当主裂纹形成后不再有明显变化,微裂纹主要分布在0°~45°与135°~180°;微裂纹的产生主要由于颗粒间的拉应力导致,拉裂纹的各向异性程度明显大于剪切裂纹;土体中微裂纹的贯通导致多条宏观裂纹的形成,由于块石的翻转宏观裂纹逐渐扩展形成一条绕石宏观主裂纹,S-RM沿着主裂纹滑移形成绕石剪切滑动面;滑动面的倾角为34°,与主裂纹倾角和微裂纹在0°~90°的平均角度一致.     

混凝土的分形性及其单轴应力下裂纹演化的混沌效应

基于分形几何、损伤力学和混沌理论研究混凝土的复杂结构和功能及其在单轴应力作用下其内部微裂纹动态演化规律和破坏特征．首先从唯象和分形角度描述混凝土裂纹的产生和扩展过程，然后，推导了混凝土损伤演化方程，划规为统一形式并检验其混沌特征，进而分析了混凝土裂纹演化的混沌效应；同时，利用混沌理论解释了单轴受压混凝土构件的破坏特征．通过研究混凝土裂纹演化的混沌效应，为混凝土破坏机理研究提供新的手段，也为混凝土结构设计和维护提供理论依据．     

固体断裂非平衡统计理论

固体断裂非平衡统计理论，是用非平衡统计理论的概念和方法与微裂纹（或微空洞）的成核、长大和传播过程相结合，从微观机理出发推导出固体宏观力学量的断裂理论．这个理论把断裂过程看成是个非平衡统计过程，其中描述微裂纹成核长大的演化方程起着从微观向宏观过渡的核心作用，它的系数来自位错和空位等微观机理，而其解则通过最弱链等模型与宏观力学量相联系．由此即可统一推导出微裂纹分布函数．断裂（失效）几率、可靠性、强度、断裂韧性、疲劳和延时寿命等宏观力学量及其统计分布函数．所有这些结果都由同一组物理参量表示之．该理论可广泛用于金属和结构陶瓷的脆性、疲劳、延时和环境等断裂类型．本文扼要地阐述了该理论的理论框架．     

岩石微裂纹优势方位与各向异性演化研究

为探究微裂纹优势方位与各向异性的关系,研究了岩石单轴压缩实验过程中的微裂纹萌生与扩展机制和各向异性参数的演化过程。利用最大周向应力理论和提出的剪切滑动导致局部拉应力假设,建立了单轴压缩条件下的微裂纹萌生和扩展理论,并根据该理论对岩石的各向异性参数进行理论分析。为进一步验证理论的有效性,选取大理灰岩和花岗斑岩进行单轴压缩实验,得到弹性模量和泊松比的变化趋势图,实验结果与理论分析一致。最后针对原生微裂纹和次生微裂纹的优势方位问题和微裂纹按优势方位排列对实际工程的影响进行了探讨。研究表明:在单轴压缩条件下,岩石微裂纹的优势方位与最大主应力平行,并导致岩石的各向异性,且泊松比对微裂纹定向排列的敏感度高于弹性模量。     

铸铁断裂机理原位拉伸研究

用SEM原位拉伸实验对不同缺口的灰铸铁试件的断裂过程做了详细研究和分析．研究结果表明，铸铁的断裂与钢的脆性解理断裂不同．铸铁试件的断裂过程与预缺口的形态有关；在载荷很小时产生微裂纹，随着载荷的增加，微裂纹扩展，微裂纹扩展的同时产生大量新的微裂纹，直至各裂纹连接使试件整体断裂．     

含缺陷纤维增强复合材料热膨胀系数预报

利用细观力学的Ｅｓｈｅｌｂｙ和Ｍｏｒｉ－Ｔａｎａｋａ理论，考虑纤维与微裂纹之间的相互作用，预报了复合材料的有效热膨胀系统，研究了纤维体积份数，微裂纹密度对热力学性能的影响，为材料热应力分析提供了理论基础。     

基于均匀化理论的骨小梁损伤刚度

用相对线密度ρ描述骨小梁上裂纹的分布;利用均匀化方法研究了微裂纹的密度、长度和方向对骨小梁刚度的影响。骨小梁的刚度与微裂纹的长度密切相关,当微裂纹长度增加时,与微裂纹垂直方向上的骨小梁刚度下降很快;骨小梁的刚度与微裂纹的密度密切相关,当微裂纹的密度增大时,3个方向上的刚度以相同的比率缓慢下降,以对与裂纹垂直方向的E影响最大;骨小梁的刚度与裂纹的方向也有密切关系。松质骨的力学性质与其微结构和骨小梁的力学性质有关;松质骨的损伤主要与骨小梁的损伤和损伤分布有关。     

岩石破裂过程微裂纹演化规律有限元统计分析

为了系统完整地研究岩石破裂过程的微裂纹演化特征，运用数值分析方法RFPA^2D，对在单轴压缩条件下岩石整个破裂过程进行了数值模拟，直观再现了岩石的微裂纹演化行为．借助RFPA加对每加载步产生的破裂集团大小及数目进行统计的功能，对岩石的微裂纹演化规律作了定量化分析．结果表明：岩石破裂失稳具有前兆性，在接近自组织临界点之前，就出现了大的破裂集团（微裂纹）；岩石宏观破裂失稳后，单元破裂百分比（损伤程度）略有所增加，而总破裂集团数（总微裂纹数）却有所减少．     

真三轴压缩下大理岩强度、变形与损伤特征数值

为研究真三轴条件下岩石的力学行为,采用离散元颗粒流程序,探析不同应力路径下大理岩试样的变形破坏过程、微裂纹演化机制及其中间主应力效应。结果表明：平行黏结模型能较准确地反映大理岩真三轴压缩下力学特性和破坏模式;中间主应力对峰值强度、弹性模量、破坏角和破坏模式演变的影响较为显著;八面体理论可较好地拟合出大理岩真三轴压缩中的破坏应力,所得的破坏强度包络线具有明显线性特征;结合应力-应变曲线形状,该大理岩在压缩过程中裂纹扩展可划分为4个阶段,即线弹性阶段、裂纹稳定扩展阶段、裂纹非稳定扩展阶段及峰后破坏阶段;随着中间主应力增大,应力-应变曲线峰后段的脆性破坏特征变强,试样从拉伸破坏向拉剪混合破坏转变,且中间主应变符号由拉转向压,岩石损伤演化与中间主应力间呈现出“对勾”型趋势。     

石材链锯机切削动力的分析计算

利用在一定条件下对大理石进行的模拟切削试验数据,初步归纳出主要切削因素对切削力的影响关系。     

深埋大理岩三轴压缩渐近破坏裂纹扩展特征研究

为深入研究深埋大理岩渐进变形破坏过程中裂纹扩展特征,基于常规三轴室内试验完成数值模拟参数标定,利用PFC_3D^{颗粒流模型对深埋大理岩开展}25MPa、50MPa、80MPa三种不同围压下的裂纹扩展数值模拟试验,根据大理岩加载过程中微裂纹演化状态参数,定义三种特征应力,并据此展开深埋大理岩渐进破坏过中的宏、细观破坏特征及其对应裂纹扩展特征的规律研究。结果表明：(1)。室内试验与数值模拟的应力应变曲线相吻合,峰值应力相差较小,破坏形式与室内试验一致,故数值模拟参数标定合理。低围压下应力应变曲线出现的应力降最为明显,高围压下出现的应力降最小。(2)依据总裂纹、张拉裂纹和剪切裂纹扩展数量演化曲线斜率变化规律,将深埋大理岩渐进破坏过程划分为弹性压缩阶段、裂纹稳定扩展阶段、裂纹加速扩展阶段和峰后残余阶段四个阶段,根据裂纹数量定义三个特征应力点。(3)随着围压的增加,深埋大理岩达到起裂应力σ_ci时裂纹从两端开始萌发,加载至损伤应力σ_cd点时向中间扩展,达到峰值应力σ_c点时在宏观破坏面附近扩展、增生,加载至峰值点后70%峰值应力点时最终形成以剪切破坏为主的贯通宏观破坏面。(4)随着围压的增加,裂纹出现的范围更广,贯通性减弱,峰值应力σ_c点处产生的裂纹对宏观破坏产生的影响更为剧烈,峰后残余阶段张拉裂纹发育更明显。     

CVD复合涂层刀具在天然大理石切削中的磨损特性

目的分析CVD复合涂层刀具在天然石材加工中的磨损特性,探讨涂层刀具在石材加工中参数选择的合理性．方法使用CVD复合涂层刀具对天然大理石进行了高速铣削试验,利用测力仪测量出不同加工参数下的切削力,分析不同参数对切削力的影响,利用扫描电子显微镜观察刀具磨损形貌,通过能谱分析刀具组成．结果CVD复合涂层刀具切削天然大理石过程中,切削力随切削深度和进给速度的增大而增大,随主轴转速的增大而减小,切削深度对切削力的影响程度最大．刀具磨损量随主轴转速的增大而减小,与切削深度和进给速度之间为非线性关系,进给速度高于2000mm／min时出现整体磨损,磨损量不随进给速度的增大而变化．结论CVD复合涂层刀具铣削天然大理石时的磨损机理是：涂层和刀具基体的机械损耗去除（剥落和崩刃）、高温下的氧化磨损和粘结磨损．由于工件和刀具表面存在摩擦产生热量,刀具涂层发生粘结磨损,在周期性冲击力作用下造成后刀面涂层和基体的机械损耗去除,裸露的刀具基体与空气中的氧发生氧化磨损,其中机械损耗去除磨损和粘结磨损伴随整个刀具磨损过程．     

减阻剂对后混合磨料水射流切割质量的影响

通过在后混合磨料水射流中加入聚丙烯酰胺切割大理石,测量切割工件的切缝宽度和切割表面的粗糙度来分析减阻剂对后混合磨料水射流切割质量的影响。试验结果表明:减阻剂对射流束有集束作用,同等条件下减阻剂磨料射流要比常规磨料射流的切缝窄,而且减阻剂使切割断面粗糙度减小,使切割质量提高。试验中,随着减阻剂质量分数的增加,切割质量得到提高。     

大理岩预制裂纹试样细观损伤试验研究与分析

基于SEM的大理岩试样细观损伤全程跟踪试验方案,选取四川锦屏二级引水隧洞围岩大理岩试样进行试验观察．利用扫描电镜拍摄大量不同荷载作用下的细观损伤演化图像,从中选择有代表意义的图像进行损伤破坏特性分析．研究结果表明,由于应力集中的影;向,预制裂纹大理岩试样在加载初期产生与预制裂纹垂直的微裂纹;随着荷载的增加产生大量的拉裂纹及分叉裂纹,裂纹的扩展方向逐渐向加载轴方向转动;由于初始损伤和损伤的不断积累,压剪作用对岩石的破坏起控制作用,并形成剪切破坏面．     

PDC刀具切削花岗岩的过程研究

采用新型刀具ＰＤＣ（聚晶金刚石复合片）切削花岗岩，观察花岗岩的切削破碎过程和ＰＤＣ刀具的磨损过程、形貌及切削力的变化．研究结果表明：ＰＤＣ刀具切削花岗岩的过程即为岩石破碎的循环过程，当切削深度较小时，岩石的矿物特性对破碎过程的裂纹扩展起着主导作用；采用浸水切削方式，能有效地降低花岗岩切削过程的切削力；ＰＤＣ刀具的磨损机理主要是机械作用引起聚晶金刚石层微裂纹产生并扩展而导致的金刚石颗粒的微观解理破碎．研究结果为优化花岗岩的切削条件、合理设计切削花岗岩的ＰＤＣ刀具及合理使用低压水射须辅助切削技术提供了理论依据。     

盐岩损伤测试中卸载模量研究

利用MTS815 Flex Test GT岩石力学试验系统,对盐岩和大理岩进行了单轴压缩下的7级加卸载试验和低周循环加卸载试验测试,对盐岩和大理岩的卸载模量进行了探讨。低周循环试验加载波形采用正弦波,频率1Hz,循环应力幅值小于其平均抗压强度,单级应力幅值为30个振动循环。通过试验,得到了盐岩应力应变滞回环均为条带状,大理岩则均为尖叶状;盐岩在加卸载部位具有较大不可逆变形,对应弹性响应较慢,大理岩则反之;盐岩卸载模量变化趋势受加载测试方法影响较大,而大理岩在2种试验条件下得到的卸载模量变化趋势相似;加载应力幅值比加卸载循环数对盐岩不可逆变形增量影响更加显著。损伤变量研究结果表明,利用低周循环加卸载方法测试具有显著时间效应变形岩石的损伤弹性模量,能更真实反映其损伤特征。     

Explicit formulation of the J_2-integral in anisotropic materials and its application in microcrack shielding problems

The explicit formulation of the J2-integral in anisotropic bodies and its application in microcrack shielding problems are discussed. With analytical treatments and numerical examinations, it is proved that there is a redistribution law for the remote J-integral in a discrete model of microcrack shielding problems, i.e. the projected conservation law of the Jk-vector. In this law, the J2-integral which was disregarded by Herrmann (1981) is proved to be of the same significance as the J1-integral. It is also concluded that the two energy dissipative processes due to the mi crocrack damage, i. e. the reduction in the effective moduli and the release of residual stresses, can be described by using the dissipation of the remote J-integral spreading across the microcrack damage zone.