结构材料滞回模型的精确性比较研究

纤维模型是结构非线性分析中模拟精度较高的一种有限元模型,由于采用材料单轴本构关系模拟结构单元的非线性特性,材料滞回模型的选用将直接影响其非线性反应计算的精确性。选取纤维模型中典型的6种混凝土和3种钢筋滞回模型,用不同的材料滞回模型组合模拟了24组柱子的拟静力反应,并将其与试验结果进行比较,采用峰值强度、初始刚度和能量耗散能力等三个指标统计评估了不同滞回模型组合的精确性。分析表明,采用基于Kent-Park-Yassin混凝土滞回模型和基于Giuffre-Menegotto-Pinto钢筋滞回模型组合的数值模拟结果的统计值与试验结果之间的差值最小,建议在结构非线性分析中首选此种模型组合。     

局部高温诱导致裂非均质花岗岩机理研究

深部难钻地层钻速慢、钻井成本高的问题是现阶段钻井提速遇到的瓶颈问题，传统机械破岩难以大幅提速，亟需新的高效破岩方法。该文通过室内试验分析了局部高温作用下花岗岩的破碎模式，基于颗粒流离散元PFC2D建立了非均质花岗岩的等效岩体模型及局部高温诱导致裂花岗岩的热-力耦合模型，考虑了地层压力、液柱压力对于局部高温诱导花岗岩致裂的影响，再现了非均质花岗岩的微、宏观破裂过程，总结了温度、压力与岩石微观损伤的关系。实验结果表明：合理调节温度，在不产生熔融花岗岩的前提下，高温破碎花岗岩效果极为显著，破碎的岩屑呈片状，利于携岩。局部高温作用下花岗岩主要产生两个类型裂纹：晶内剪切裂纹和晶间拉伸裂纹；液柱压力对高温诱导裂纹的抑制作用特别明显，侧向压力能促进晶内剪切裂纹扩展；局部高温使花岗岩产生明显损伤的情况仅发生在浅地层，对深部地层作用甚微，建议结合PDC钻头切削或冲击；对花岗岩不同位置进行加热时，晶内剪切裂纹只存在于加热中心位置，而晶间拉伸裂纹扩展的范围更广，裂纹密度和分布与晶粒属性有关。研究结果有助于对高温热致裂岩石机理的深入了解以及为深部钻井提速提供新的思路。