基于应变率损伤本构模型的围岩分区破裂化现象数值模拟

为了探究深部巷道围岩的分区破裂化现象,利用ANSYS/LS-DYNA软件数值模拟,使用Cowper-Symonds本构模型结合GISSMO模型,将巷道的开挖视为动力过程。从岩石的细观角度出发,考虑岩石的应变率效应以及损伤对岩石的力学性质的影响,构建应变率损伤本构模型。同时结合应力三轴度,以更全面地描述岩石在各种应力条件下的力学特性,并基于最大应变和最大拉应力准则建立单元破坏准则。对岩石进行单轴压缩数值、掘进开挖法模拟及实际观测的结果表明:岩石单轴压缩全应力-应变曲线拟合效果较好;掘进开挖速率对分区破裂化现象有影响;掘进开挖法的分区破裂化模拟结果与实际观测数据具有一定的一致性。提出的模型对于围岩分区破裂化现场的模拟及预测有一定的参考意义。     

钨酸锆填料与沥青的粘附与水损害特性

为分析亲水性钨酸锆材料作为沥青混合料填料的合理性,基于表面能和粘附功理论,对不同填料和沥青的表面能参数及粘附功进行测试和计算,通过设计水侵蚀试验,研究不同填料组成的沥青胶浆在水损害条件下的自由能和拉拔强度变化规律.试验结果表明:钨酸锆填料具有更大的Lewis碱和范德华表面能分量,基质沥青则具备比SBS改性沥青更大的Lewis酸碱和范德华表面能分量;在干燥状态下,钨酸锆替代矿粉作为填料,可提高其与沥青的粘附功,进而提高沥青胶浆拉拔强度;在有水侵蚀下,钨酸锆沥青胶浆具有更大的表面自由能变化,水更倾向于取代基质沥青与钨酸锆浸润.钨酸锆沥青胶浆比矿粉胶浆具有稍差的耐水损害能力.     

涡扇发动机拉紧轴疲劳试验

针对涡扇发动机拉紧轴在工作环境中所存在的疲劳失效问题,提出基于有限元法(FEM)与Miner线性累积损伤理论相结合的理论模型,实现了已知涡扇发动机拉紧轴材料、几何尺寸等条件下的标准载荷循环谱计算.进一步开展了风扇拉紧轴的疲劳寿命试验测试与分析,结果表明,试验中拉紧轴可承受30 000次试验载荷循环数,试验之后经检查无裂纹、凸肩切入、螺纹断扣等失效现象,最终确定其在标准载荷循环下的安全使用寿命.通过开展对拉紧轴的疲劳试验研究、仿真计算与分析等工作,有效验证了可靠性寿命预测方法与模型的可行性.     

基于塑性损伤模型的管片接头阶段分析

基于上海地铁13号线管片接头足尺加载实验,结合ABAQUS中混凝土塑性损伤模型和混凝土结构设计规范,对混凝土CDP模型的参数进行标定,并建立盾构管片接头塑性损伤三维有限元模型,研究管片接头在弯矩和轴力共同作用下的损伤破坏的全过程,对破坏过程中四个阶段的弯矩、裂缝张开量、挠度和损伤之间的关系进行详细分析。结果表明:塑性损伤模型计算得到的挠度-荷载曲线和试验曲线吻合较好,管片接头经历全截面受压阶段、小变形阶段、大变形阶段和接头接触挤压破坏阶段。以裂缝张开量为基础,结合管片接头挠度、弯矩和拉伸损伤带的损伤平均值,提出盾构管片接头损伤破坏的健康评价指标。     

超高压水力割缝强化抽采瓦斯技术研究

水力割缝是一种重要的强化瓦斯抽采增透技术,现已开始在低透气性突出煤层应用。为了进一步考察其实际效果,选取新集二矿1煤组220112工作面底抽巷实施了100 MPa超高压水力割缝试验。试验结果表明:割缝后,瓦斯抽采纯量平均0.77 m3/min,是未割缝钻孔的瓦斯抽采纯量(0.34 m~3/min)的2.26倍;1煤层组瓦斯抽采钻孔抽采30、60天的抽采有效半径为5 m、7.5 m,极限抽采半径为8 m,相比水力冲孔、未割缝钻孔抽采有效半径显著增加,超高压水力割缝强化抽采瓦斯技术具有广泛的应用前景。     

钢筋混凝土框架柱端剪切破坏震害分析及对策

为避免钢筋混凝土框架柱在地震中因填充墙附加剪力导致剪切破坏,本文总结了近年来国内外破坏性地震中出现的典型柱端剪切破坏震害,采用ABAQUS对典型填充墙框架进行了水平推覆模拟,据此分析了框架柱端剪切破坏的受力机理,并以鲁甸地震中的一栋严重震损的实际结构为例,采用ABAQUS对典型填充墙框架进行了水平推覆模拟和受剪承载力计算.分析表明,填充墙附加剪力是造成框架柱端剪切破坏的主要原因.依据分析结果和已有试验成果给出了考虑填充墙附加剪力的柱端剪力荷载计算公式.震损结构案例分析表明,忽略填充墙附加剪力可能导致结构的抗倒塌能力严重下降,本文填充墙附加剪力公式计算结果与有限元分析结果及实际震害符合较好,可供工程设计参考.     

光束腰半径对空间相干光通信外差效率的影响

外差效率是影响相干光通信的重要因素,研究中入射光为艾里斑分布,以高斯光为本振光为基础建立了外差效率模型,研究了高斯光束腰半径变化对外差效率的影响,并进行了仿真。结果表明,探测器半径和束腰半径的比值是1.53,且束腰半径和系数F的比值是0.8时,可以实现约为83.3%的最佳外差效率。光束腰半径的变化对外差效率的影响较大,随着本振高斯光束腰半径的继续增大,外差效率迅速降低,即系统性能严重下降。该研究对相干光通信技术中外差效率的研究具有重要的指导意义。     

裂纹起裂角预测方法研究

本文提出一个新的屈服准则,该屈服准则适用于岩石类材料的小范围屈服,旨在预测弹塑性材料的破坏行为,基于该屈服准则,推导出了I型,II型以及I-II混合型裂纹尖端塑性区半径并对在单轴拉伸和纯剪切等荷载作用下的裂纹尖端塑性区进行了分析。结果显示,荷载加载方式、裂纹倾斜角和材料内摩擦角对塑性区的形状与大小有显著影响。根据对裂纹尖端塑性区的分析,基于如下假设：裂纹沿塑性区最短路径扩展,本文在提出的屈服准则的基础上导出了新的断裂准则,该准则可预测裂纹开裂初始角。相较于其他断裂准则,文献实验结果与本文提出的准则吻合地更好,能更加精确的预测裂纹的起裂角。     

不同初始损伤白砂岩高温处理后的力学性能研究

通过进行不同初始损伤程度白砂岩在不同等级高温处理后的力学试验,分析了温度和初始损伤对白砂岩的杨氏模量、峰值应力和显微结构等方面的影响。试验结果表明:随着温度的升高,受到初始损伤的白砂岩试件的杨氏模量和抗压强度都呈下降的趋势,初始损伤越大,高温对白砂岩造成的影响越大。通过显微镜观察到随着温度的升高,试块的晶体变小,颗粒的破坏更为破碎,岩屑更多。此外,通过对试验数据的整理,建立了不同初始损伤等级和不同温度等级下白砂岩的本构关系曲线。     

冻融损伤混凝土重复受压本构关系

为研究冻融损伤对混凝土重复受压力学性能的影响,完成了两种强度等级混凝土试块的快速冻融及重复受压试验.结果表明,冻融损伤混凝土重复受压力学性能显著降低,动力本构特征曲线也发生改变,包络线及再加载曲线在峰值应力之前因存在明显压实效应而表现出下凹形态,卸载曲线应变滞后现象严重且曲线逐渐趋于重合.在试验研究基础上,探讨了冻融循环次数、混凝土强度等级与冻融后混凝土力学性能参数及本构模型参数之间的关系,建立了冻融损伤混凝土动力本构模型.