FRP补强疲劳损伤钢结构裂纹扩展研究

钢结构在服役过程中,因超载、疲劳等原因会引起损伤累积,极大地影响了结构的安全使用.对纤维增强复合材料(FRP)补强钢结构张开型裂纹疲劳扩展进行了实验研究.比较了不同的钢结构表面处理方式对FRP与钢结构粘接接头剪切强度的影响,根据剪切强度选择最佳表面处理工艺.对FRP补强后钢结构试样进行疲劳实验,与未补强试样的结果加以对比.结果表明,用FRP增强后钢结构FRP增强区疲劳裂纹扩展速率得到抑制、疲劳循环次数得到了提高.     

断层突水机理分析

根据煤层底板的层状结构特征，建立了分析底板突水的关键层（ＫＳ）结构模型．根据断层性质，断层可以划分为张开型断层和闭合型断层．张开型断层的突水机理是断层两盘的关键层在水压作用下产生了过大的张开位移，并且在断层张开的同时，承压水对断层带进行渗透冲刷；闭合型断层的突水机理是断层两盘的关键层或关键层的接触部产生了强度破坏．     

数字图像相关法测量聚碳酸酯板应力强度因子

本文以数字图像相关方法测量了聚碳酸酯板的张开型应力强度因子（SIF）。实验过程中以聚碳酸酯标准紧凑拉伸式样为样本,由数字图像相关（DIC）方法提取不同载荷下裂纹附近的全场位移。在已计算得到全场位移的情况下,由线弹性断裂理论可知,弹性区域内每一点位移可表示为SIF的函数。在计算SIF时考虑了实验中不可避免存在的刚体平移与转动的影响,应力强度因子、刚体平移与转动可由最小二乘法计算得到;还讨论了位移场的选择及位移展开项项数对SIF的影响。实验结果与理论值进行了比较,结果显示DIC方法准确地测量了聚碳酸酯板的应力强度因子,因此DIC为测量SIF提供了一种有效的试验方法。     

再生混凝土疲劳断裂力学分析

本文在对再生混凝土断裂破坏形态进行分析的基础上,提出了虚拟张开型裂纹模型.由此分析了虚拟张开型裂纹的扩展速率,回归得到了裂纹扩展速率Paris公式的参数.通过对虚拟张开型裂纹的扩展速率理论分析结果进行分析,提出了指数形式的裂纹扩展速率公式,该公式较Paris公式更接近于理论分析的结果.     

z-pin增强复合材料T型接头层间性能的建模与分析

提出了基于z-pin桥联力试验的z-pin增强复合材料T型接头层间性能的模拟方法。每根z-pin的作用有两部分: 增加了分层的张开阻力与剪切阻力。在有限元模拟中通过在相应的节点上加两个方向（竖直方向和水平方向）的非线性弹簧模拟张开阻力和剪切阻力。通过张开型z-pin桥联力试验和剪切型z-pin桥联力试验得到两条力位移曲线, 再把曲线各自赋予到所有竖直非线性弹簧和水平非线性弹簧, 从而模拟z-pin对复合材料T型接头层间性能的增强效果。在T型接头拉拔试验模拟分析中, 研究了不同跨距和不同z-pin间距对拉拔力的影响。模拟分析表明跨距对拉脱位移影响较大, z-pin间距对最大拉拔力影响较大。      

开斜裂纹转子的动力特性

对于转子系统,转轴上斜裂纹的存在会产生与直裂纹不尽相同的动力特性,主要原因是斜裂纹和直裂纹会引起转子不同方向振动的耦合.用断裂力学中应力强度因子与应变能释放率间的关系推导了带有45°张开型斜裂纹转子的刚度;并进一步对有耦合刚度的运动方程用龙格-库塔法进行了数值分析,给出了裂纹深度、偏心量和转速对转子动力特性的影响.     

岩体内共线张开型节理受压剪荷载的弹塑性分析

将岩体内共线多节理受压剪荷地匠问题简化为有限宽岩体摧的单节理受压剪荷载的问题,运用弹塑性断裂力学的线场分析方法将描述岩体材料破坏性性的摩尔－库仑准则列入求解岩体内节理断裂问题的基本方程中对节理裂隙在压剪荷载下进行求解。     

熔合线上含裂纹焊接接头裂端场及其断裂参量分析(I)

对熔合线上含裂纹焊接接头,应用有限元方法分析了其应力应变场的分布规律。与以往研究中假设裂纹位于焊缝中间的情况相比较,指出了熔合线含裂纹焊接接头,由于裂纹位置的变化造成了裂纹结构由张开型演化为张开型和剪切型裂纹的复合型—Ⅰ+Ⅱ型裂纹模式。结合裂端的位移场,对其COD断裂参量的分解进行了讨论。更进一步,对其复合角及复合比例进行了数值计算,指出了复合角的影响因素和焊接接头分析的复杂性。     

渗透水压作用下类岩石材料张开型裂纹启裂特性研究

 在探讨渗透水压和远场应力共同作用下张开型裂纹的启裂规律及裂纹尖端应力强度因子的演化规律的基础上,建立压剪应力场和渗流场共同作用下含预置裂纹类岩石材料的损伤断裂力学模型和裂纹尖端应力强度因子演化方程,提出运用裂纹尖端应力强度因子作为判断压剪岩石裂纹的启裂准则。研究结果表明：张开型裂纹尖端应力强度因子受围压、渗透水压力、裂纹尖端曲率半径以及裂纹倾角等因素的影响;裂纹启裂角随预制裂纹角度的变化不大,其值约为70.5°;裂纹启裂强度与渗透水压力、裂纹长度、裂纹尖端曲率半径成反比,与围压的大小成正比,此外还与裂纹倾角有关。算例验证表明,运用不同的断裂判断准则均可得出岩石裂纹初裂强度随渗透水压力的增大而呈减小的趋势。且进一步的试验也验证了启裂强度与渗透水压成反比而与围压成正比;当裂隙角度为30°时裂纹启裂强度最大,60°次之,45°最小。提高渗透水压可显著降低张开型裂纹的启裂强度,这一结果可为深部高应力岩体诱导破裂提供新的思路。