卸围压下砂岩力学特性及细观机制颗粒流分析

鉴于试验砂岩内摩擦角较大及峰后脆性强的特点,选用颗粒流程序PFC2D中的cluster单元进行模拟,在常规三轴压缩试验校正的基础上得到一组能够真实反映砂岩宏观力学行为的细观参数,模拟了砂岩两种卸围压路径,结果表明其峰值强度随初始轴向应力的增大而不断增大,其规律与试验相同。选取了两种卸围压路径微裂纹数目随应力-应变的演化趋势进行分析,结果表明卸围压对试样造成的损伤较加轴压大,同时初始轴向应力增大一定程度上增加了试样承受破坏的能力。通过对不同应力路径裂纹两侧位移场的分析可知卸围压会造成颗粒在横向产生位移不连续,导致试样破坏。     

扩展的倾斜角和倾斜角总水平导数方法

为了突出显示重磁场中地质体分布、断裂构造特征等信息,使图像显示错落有序、层次分明、清楚直观,有利于解释人员从不同角度认识重磁场异常特征.本文通过分析倾斜角概念,根据反余切函数特性,提出了扩展的倾斜角(iTdr)和倾斜角总水平导数(iTdr_Thdr)方法,来增强重磁异常信息,突出异常形状特点,以便于识别重磁异常中地质体边界和提取地质体分布、断裂构造平面展布特征等信息.理论模型和实际资料对比分析表明该方法简单、实用、具有较好的识别效果和较高的分辨能力,能够获取丰富的地质信息,对识别地质体边界、划分大地构造单元、确定断裂带和地质构造走向等具有实际意义.     

动静组合加载下刀具破岩的力学模型

基于初始弹性和动静荷分工的假设,将动静复合加载下坚硬完整的脆性岩石的破碎过程分为弹性、损伤和断裂3阶段,综合运用弹性力学、岩石力学、损伤力学和断裂力学进行分析。由集中力作用下弹性半空间的应力场和单元体的剪切破坏,得出了岩石损伤的裂纹源和其曲线扩展路径;选定Ⅰ型、Ⅱ型裂纹作为动载冲击作用下压剪裂纹的扩展模式。提出了以冲击能（次数）来定义损伤度的方法。以相邻破碎坑的侧向裂纹扩展贯通作为岩石破碎的终点。本力学模型可以用于动静复合加载破碎岩石的系统仿真、数值模拟和机具设计。     

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.     

爆炸应力波作用下缺陷介质裂纹扩展的动态分析

采用透射式焦散线测试系统,进行爆炸应力波作用下缺陷介质裂纹扩展试验,研究了含与炮孔共线的预制裂隙介质裂纹扩展速度、加速度、裂纹尖端动态应力强度因子和动态能量释放率的变化规律以及它们之间的变化关系。试验结果表明,在爆炸应力波作用下裂隙两端产生了两条翼裂纹A、B,翼裂纹A的长度较翼裂纹B长,两条翼裂纹向相反的方向扩展;在翼裂纹扩展过程中,存在着加速与减速的过程,扩展速度瞬间达到峰值,其后逐渐振荡下降;动态应力强度因子也呈现瞬间达最大值到逐渐减小连续振荡变化的趋势,动态应力强度因子 > ;翼裂纹尖端的动态能量释放率对裂纹扩展具有驱动作用。     

沥青路面反射裂纹温度应力的数值模拟

考虑了沥青的黏弹性,结合传热学理论,通过有限元数值模拟研究了在温度场作用下反射裂纹的应力场,探讨了不同温度场及不同道路设计参数对裂纹温度应力的影响。研究表明,由于气温交替变化,基层裂纹附近应力大于沥青的抗拉强度,进而导致裂纹扩展到路面形成路面裂纹。提出了采用聚合物纤维土工织物阻裂方案,通过数值模拟验证了其有效性。     

具有裂纹损伤的海底管道断裂及疲劳评估

海底管道是海洋石油开发的重要设施之一,对其进行断裂安全评估是非常重要的。介绍了结构失效评估图（FAD）技术,详细阐述了BS7910：1999规范中三个不同等级的断裂评估方法和疲劳评估方法。通过断裂评估方法,能够对不向受力状态下的含焊接裂纹管道进行断裂评估,得到管道任何位置的极限裂纹长度;通过疲劳评估方法,能够对受复杂动荷载的含焊接裂纹管道进行疲劳评估,得到管道在此种受力环境下的疲劳寿命。     

考虑三向应力效应的最大Mises应力复合断裂判据

通过对脆性断裂过程中开裂扩展机理的分析,提出了径向平面最大Mises应力(RPMS)概念。在平面应变条件下考虑泊松比的影响,对不同应力复合比的I-II复合型载荷作用下裂尖处应力分布进行了分析,以此为基础,考虑裂尖处三向应力状态对断裂过程的影响,将径向平面上的最大Mises应力作为裂纹开裂扩展的控制因素。据此,针对复合型载荷模式,提出了裂尖复合脆性断裂判据及裂纹开裂方向表达式。将计算结果与现有试验或其他理论进行了对比分析,以此验证了该径向平面上最大Mises应力断裂判据的合理性。     

冰煤断裂韧度的测试研究

通过对冰煤在-30℃低温状态下的断裂韧度K_IC的测试试验, 得出了在不同预制裂纹长度条件下冻结煤体的断裂韧度变化情况. 试验中制备了三点弯曲试样并制作了低温环境下的三点弯曲实验装置, 对冰煤的试样制备、试验装置、 K_IC计算公式以及裂纹尖端塑性区的大小等断裂力学问题进行探讨, 并且对试样尺寸的有效性进行了验证. 结果表明, 断裂韧度K_IC与裂纹深度a/W的变化方向相反, a/W越大, K_IC越小, 此时裂纹越易开裂.     

冻土中微裂纹尺寸的识别与确认

在对冻土微观结构试验观测的基础上,提出了对冻土中微裂纹尺寸进行识别和确认的方法,给出了3种典型土质在不同温度下的微裂纹尺寸参考值,为应用冻土强度破坏准则进行定量计算与分析提供依据。将冻土微裂纹损伤区作为冻土体的缺陷处理,并按“当量化裂纹”原则,把冻土微裂纹损伤区简化为“当量裂纹”,如此给出了理论估算微裂纹尺寸的新途径。把理论计算与试验观测结果进行比较,二者符合较好。