疲劳裂纹扩展高分辨率CT分析新进展

材料疲劳破坏的本质是疲劳裂纹的萌生和扩展,采用高分辨率CT研究疲劳裂纹是当前国际上的研究热点。本文首先总结了高分辨率CT设备的发展现状,指出国内也具备了开展相关研究的设备条件。其次总结分析了高分辨率CT在疲劳裂纹扩展中的应用及国内外研究现状。最后对高分辨率CT在疲劳裂纹中的应用发展趋势进行了展望。     

含能材料损伤裂纹的工业CT图像分析

高聚物粘结炸药(PBX)可看作由炸药晶体及各种添加剂构成的多组份复合材料,为研究温度冲击时裂纹在炸药内部结构中扩展的过程,采用微焦点X射线CT扫描技术获得不同温度冲击条件下,炸药破裂过程中的一系列CT图像.本文根据CT差值图像,由是否出现线状影像判断裂纹的存在,通过变换CT差值图像中像素值的阈值范围分析裂纹的分布特点.基于CT物理原理对裂纹区域进行选取和定量化描述,研究了含能材料CT图像中裂纹形态判定和扩展方式的问题,从理论上探讨了含能材料损伤破坏的细观机理,为今后进一步利用CT进行材料疲劳寿命等相关分析提供一种新的方法.     

压剪应力场中组合裂纹扩展的动态光弹性研究

本文用动态光弹性方法对震源物理中几种典型组合裂纹的动态扩展过程进行了研究。首次成功地记录了这些组合裂纹在单轴压缩情况下动态扩展过程中的等差线条纹图,并得到了裂纹的扩展路径。根据实验结果,本文确认在远场压剪应力场中扩展张裂纹尖端的K_(Ⅱd)=0,并求出了K_(Ⅰd),得出了在压剪应力场中该等裂纹属稳定扩展的结论。     

岩石破裂时电磁辐射的机理研究

本文提出了岩石破裂时的电磁辐射是裂纹尖端电荷随着裂纹加速扩展运动所产生的假说.应用断裂力学方法推导了岩石破裂时初始裂纹长度与裂纹扩展加速度的关系,并计算了其速度和加速度值.根据破裂岩石的电子发射理论,解释了裂纹尖端带电荷的现象.利用岩石在单轴压缩致裂过程中记录到的近场电磁辐射的实验结果,计算了裂纹扩展时裂纹尖端的电荷量和远场电磁辐射强度.通过对电磁辐射波谱分析的研究,得到岩石破裂时电磁辐射频率上限的估计值.最后对岩石破裂时出现的声光电磁现象在理论上作了统一的定性的解释.     

非穿透裂纹平板试件三维破裂的实验研究

在研究地震孕育及震源破裂的问题时,用三维破裂来模拟地震破裂过程,比二维破裂与实际更加接近。我们设计了一组实验,采用几种不同的材料（玻璃、有机玻璃和大理石等）做成平板试件,在其中心预制非穿透裂纹,并在单轴压下进行了实验研究。 实验结果表明,非穿透裂纹与穿透裂纹的扩展情况有质的差别。非穿透裂纹的扩展并不沿原裂纹面延伸,而是沿裂纹前缘扩展出许多裂纹面,每一个破裂面都是复杂的扭曲、拐折的曲面。这可能意味着实际地震断层的扩展情况也是极为复杂的。     

X射线岩石CT的历史与现状

采用X射线CT技术无损探测岩石内部结构和裂纹演化过程 ,起源于 2 0世纪 80年代后期 ,由最初对CT图像的认识逐步深化为对岩石裂纹演化规律的分析和应用研究。基于室内岩石试件扫描断面的CT图像 ,目前在岩石变形破坏过程的实时监测、加荷条件多样化、裂纹演化规律性、裂纹宽度的定量测量、岩石裂纹三维图像重建、损伤演化与损伤变量分析、CT成果应用研究等方面取得了一系列进展。岩石CT面临的主要问题是如何获得各种试验条件下精确的CT图像及其成果的应用研究。岩石CT的生命力在于自身理论、技术发展和在相关领域的应用程度     

裂纹间动态相互作用的实验观测与理论分析──以共线剪切裂纹归并为例

本文以共线剪切裂纹的归并为例,研究裂纹系的动态相互作用．实验结果表明：在张破裂的意义上,小间距共线剪切裂纹的内端部实际上是阻碍结构,通过迂回弯曲的张破裂归并．本文提出一种估计张破裂扩展途径的近似方法,利用张应力破裂判据找出了潜在的破裂扩展途径的第一近似,较好地模拟了共线裂纹的破裂途径,和现有的数值模拟方法比较,可以大大缩短机时,简化计算程序,保证精确度．本研究结出了岩石剪切破裂“隧道效应”（即破裂跳过障碍体,而障碍体本身不破坏）的机理,还给出了脆性介质在摩擦、磨损过程中碎屑产生的机理．     

压剪应力场中组合裂纹非共面破裂特征的实验研究

通过实验力学方法研究了几种典型组合裂纹非共面破裂特征．实验结果表明，在双轴加载条件下，脆性材料内部的初始不闭合裂纹在受力闭合之前出现新裂纹，扩展裂纹中不仅有张性裂纹，而且有剪切裂纹，部分甚至还出现逆向剪切裂纹．对单轴加载和双轴加载两种条件下裂纹的破坏规律作了比较．     

双轴压缩下组合裂纹的动态扩张实验研究

本文运用动态光弹性技术，实验研究了几种与地震孕育构造背景相近的组合裂纹在双轴压缩下的扩展规律，对裂纹扩展路径、稳定性作了分析，并与单轴压缩情况进行了对比，同时还研究了摩擦力对裂纹扩展的影响。通过上述研究，得出了压剪应力场中裂纹稳定扩展等结论。     

闭合裂纹面相互作用的实验研究

为了研究地震过程中断层面的相互作用,设计了四类裂纹面状况不同的断裂力学实验。实验结果表明,裂纹面的状况对于含裂纹材料的σ_c(2^1/2)值有强烈的影响,并利用断裂力学的原理对结果进行了分析。 实验中解决了如下技术关键: 1.可用三点弯曲、局部受拉、单面启裂、双面贯穿的方法,在脆性材料板状试件（玻璃板、岩石板）以及有机玻璃板中预制中心穿透裂纹。 2.在裂纹端部预计裂纹扩展的区域内粘贴电阻应变片,用以判断并测量裂纹初始扩展及其相应的破坏应力σ_c的方法。     

基于实测车流的悬索桥吊杆钢丝寿命期内的疲劳评定

将过桥实测车流数据与数值模拟分析结合起来,以江阴大桥的吊杆为研究对象,考虑不同车道对吊杆疲劳寿命的影响,建立了大跨度悬索桥疲劳车辆荷载模型和吊杆钢丝寿命期内的疲劳评估实用方法以及基于S-N曲线的吊杆寿命期内的疲劳损伤评定方法。研究结果表明,跨中短吊杆的疲劳退化快于桥塔附近的长吊杆,短吊杆是疲劳养护的重点;在吊杆的20年寿命期内,不需要考虑疲劳更换,但需要对跨中短吊杆采取监视措施。该方法可用于悬索桥吊索的安全评估与剩余寿命分析,能为吊杆的检测、维护与管理提供决策依据。     

混凝土结构CFRP加固界面粘接质量DSSPI无损检测研究

本文将数字错位散斑技术引入CFRP加固混凝土界面粘接质量的检测。对预制缺陷模型检测的结果表明,该方法能够迅速准确地对CFRP加固粘接质量作出检测和评价,为混凝土结构加固界面粘接质量无损诊断提供一种新思路。     

A two‐dimensional inverse model to identify transmissivity in an anisotropic aquifer

This study suggested a numerical model using the Tabu search algorithm along with the Adjoint State method to identify the hydrogeological characteristics of an anisotropic groundwater aquifer. The Tabu search algorithm was applied to identify the anisotropic transmissivity components to avoid a local optimum. Then, the Adjoint State method was used to calculate the sensitivity of the parameters in order to increase the efficiency of the optimization. For an anisotropic and homogeneous aquifer, results showed that the optimal procedure presented combining the Tabu search algorithm and the Adjoint State method might successfully identify the values of the transmissivity components. If the duration of the pumping test was long enough (12‐h pumping test), the value of the transmissivity components could be optimized with type‐curve, straight‐line, and Tabu search methods, along with the Adjoint State methods. If the duration of the pumping test was short (0·5‐h pumping test), the Tabu search method, along with the Adjoint State method proposed herein, might successfully optimize the transmissivity components. For an anisotropic but heterogeneous aquifer, results showed that the suggested optimal procedure still successfully identified the values of the transmissivity components. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

裂缝尺度对剪切破裂能的影响

采用大理岩圆柱试样,与轴线约成30角预制不连续裂缝,再用环氧树脂胶接,以实验观测裂缝尺度及其填充物对剪切破裂能的影响.结果表明:当裂缝相对面积从0增加到90%时,破裂能从(6.92.1)103焦耳/米2逐步降到(0.60.5)1O3焦耳/米2;而使用 Knopoff方法和引入滑动弱化模式后的方法,求得的理论应力降几乎不变.它们与实测应力降的比却逐步增大并达到10.同时,分析了地震时和岩石破裂时的应力降差别很大,以及不同方法所得破裂能差别很大的原因,认为断层的蜂窝状接触对上述问题可能有重要影响.      

Wavelet-Aggregated Signal in Earthquake Prediction

The concept of aggregated signal is introduced. Quantitatively, an aggregated signal can be defined as the scalar signal: it accumulates in its own variations only those spectral components that are presented simultaneously in each scalar time series of the multidimensional signal to be analyzed. Moreover, an algorithm of aggregation is proposed to suppress the spectral components that are present in any of the scalar components but absent in others (these components can be called local disturbance signals, for instance of technogenic nature). The main purpose of constructing the aggregated signal is to make clearer the common tendency of low-frequency data-flow in geophysical networks, which indicates an increase in collective behavior.It is known that almost all models of the process of earthquake preparation have pointed out an increase in collective behavior of components of geophysical fields in the region of preparation when the coming geocatastrophe has entered its long- and mid-term stages. Long     

基于非接触式麦克风冲击共振测试的钢-混组合结构界面脱空损伤识别方法研究

针对现有无损检测技术在钢-混组合结构界面混凝土脱空损伤识别问题上普遍存在的测试成本高、识别精度有限及操作过程复杂等不足之处,提出了一种基于麦克风冲击共振测试的非接触式检测方法。首先,基于四边约束矩形薄板振动理论,将钢-混凝土板局部脱空处钢板简化为四边固支约束的板壳模型进行分析。通过在ABAQUS中建立考虑流-固耦合的钢-混凝土板有限元模型,将模拟所得脱空处钢板自振频率值与理论解析结果进行对比,证明该经验公式可有效适用于脱空区域处局部钢板自振频率的估计当中。其次,依据相关声学理论研究成果,利用所建立的有限元模型进行了外部激励下钢-混组合结构声压场信号分布特征研究,结果表明设置及未设置脱空损伤的有限元模型所产生的声压响应存在明显不同,且未脱空模型中信号响应具有幅值大、周期长等特征;同时,针对一钢-混凝土板设置了8种不同类型的损伤工况,并利用麦克风传感器分别进行了基于冲击共振测试的脱空损伤识别。试验结果表明,麦克风摆放位置对测试所得声压信号频响函数基本特征的影响程度并不显著;且针对本试验所设置的损伤工况,该方法基本均能实现有效识别,但对平面尺寸在60 mm以下区域的测试效果并不明显。最后,在对一特定损伤区域进行栅格化处理的基础上,通过开展基于麦克风冲击共振法的损伤成像测试,对该脱空区域的平面轮廓进行了有效识别。除此之外,将试验测试效果分别与传统红外热像检测法、超声波探测法进行了对比分析,验证了该麦克风冲击共振法能够较好地适用于钢-混组合结构的脱空损伤识别问题当中,且具有非接触式、测试成本低、识别效果显著及操作便捷等优点。     

自然腐蚀环境下钢筋混凝土梁疲劳应用性能试验研究

在海岸与近海结构工程中被广泛应用的钢筋混凝土构件,由于长期处在有海水腐蚀、干湿交替和循环荷载的严酷环境中,导致钢筋因侵蚀结构严重损伤。本文对6根钢筋混凝土试验梁进行了腐蚀与循环荷载作用下的疲劳试验研究,循环荷载幅值设计为2%～40%P_u和2%～60%P_u两种,对试验梁在大气环境中、淡水环境中和海水腐蚀环境中疲劳破坏情况进行试验探索,研究在三种环境与循环荷载作用下钢筋混凝土构件的力学性能及刚度损伤演化规律,同时分析了破坏形态、裂缝宽度、挠度的发展规律和疲劳寿命。结果表明:腐蚀与循环荷载共同作用下,短期内腐蚀溶液不会对梁内部钢筋造成显著影响从而降低耐久性;在循环次数达到一定范围内,试验梁耐久性降低42%,其中两个试验梁在循环荷载上限为0.6P_u时的耐久性分别降低54%和37%。     

Investigation of upper crust anisotropy in Ghaen-Birjand region, east-central Iran

IntroductionWhenpropagatingthroughananisotropicmedium,ashearwavesplitsintotwo(quasi)shearwaveswithdifferentpropagationspeedsandpolarizedorthogonally.Owingtotherecentdevel-opmentofseismicobservationsystem,detectionofshearwavessplittingwithverysmalldelaytimesbetweenfasterandslowershearwavesbecameavailableandprovidedpowerfulapproachfordetectionofcrustalanisotropy.Crampin(1978)emphasizedtheroleofalignedmicrocracksasacauseofcrustalanisotropyandpointedoutthatforverticallyalignedmicrocracksthedirecti…     

An improved time series model for monthly stream flows

This study aims to develop an improved time series model to overcome difficulties in modeling monthly short term stream flows. The periodic, serial dependent and independent components of the classical time series models are improved separately by information transfer from a surrounding long term gauging station to the considered flow section having short term records. Eventually, an improved model preserving the mathematical model structure of the classical time series model, while improving general and monthly statistics of the monthly stream flows, is derived by using the improved components instead of the short term model components in the time series modeling. The correlative relationships between the current short term and surrounding long term stations are used to improve periodic and serial dependent behaviors of monthly flows. Independent components (residuals) are improved via the parameters defining their theoretical probability distribution. The improved model approach is tested by using 50 year records of Göksu-Himmetli (1801) and Göksu-Gökdere (1805) flow monitoring stations located on the Ceyhan river basin, in south of Turkey. After 50 year records of the station 1801 are separated into five 10 year sub series, their improved and classical time series models are computed and compared with the real long-term (50 year) time series model of this station to reveal efficiencies of the improved models for each subseries (sub terms with 10 year observation). The comparisons are realized based on the model components, model estimates and general/monthly statistics of model estimates. Finally, some evaluations are made on the results compared to the regression method classically applied in the literature.