岩石裂纹附近的变形局部化与破坏——激光全息干涉法的应用

本文介绍了应用激光全息干涉法观测单轴压缩条件下裂纹附近的离面位移场和岩石的变形破坏过程。着重指出了裂纹构造活动与微裂隙丛集发育的变形局部化前兆在这种破坏过程中的相互关联,并就其所反映的震源物理本质进行了讨论。     

水压力作用下三峡库区侏罗系软岩裂纹扩展规律及力学机制

三峡库区侏罗系地层滑坡发育广泛,研究该地层软岩夹层在不同水压力作用下的强度及变形破坏特性对库区岸坡的长期稳定性评价具有重要理论指导意义。以三峡库区侏罗系典型软岩——沙溪庙组泥质粉砂岩为例,对其进行了不同水压力下的力学试验系统(MTS)三轴压缩试验,并基于断裂力学与有效应力原理对水-力耦合效应下岩石的起裂及裂纹扩展机制进行了分析。研究结果表明：水压力的存在可降低岩石的峰值抗压强度,水压力越大岩石破坏后控制性裂纹的长度及倾角也总体随之增大,次生裂纹的数目也呈现出随之增多的趋势;原生裂纹的起裂及次生裂纹的扩展分别受控于K_Ⅱ、K_Ⅰ型应力强度因子,原生裂纹的起裂角最大为70.5°;次生裂纹的临界扩展长度随原生裂纹长度的增加而增大,当原生裂纹倾角约为45°时,在相同条件下次生裂纹的扩展长度最大;说明水压力的存在加剧了岩石裂纹的扩展,且使岩石的张拉破坏趋势更为明显,而原生裂纹形态特征对裂纹的扩展规律亦具有较大的影响。     

基于准连续介质方法模拟纳米多晶体Ni中裂纹的扩展

通过准连续介质方法模拟了纳米多晶体Ni中裂纹的扩展过程.模拟结果显示:裂纹尖端的应力场可以导致晶界分解、层错和变形孪晶的形成等塑性形变;在距离裂纹尖端越远的位置,变形孪晶越少;在裂纹尖端附近相同距离处,层错要远多于变形孪晶.这反映了局部应力的变化以及广义平面层错能对变形孪晶的影响.计算了裂纹尖端附近区域原子级局部静水应力的分布.计算结果表明:裂纹前端晶界处容易产生细微空洞,这些空洞附近为张应力集中区,并可能促使裂纹沿着晶界扩展.模拟结果定性地反映了纳米多晶体Ni中的裂纹扩展过程,并与相关实验结果符合得很好     

关于裂纹柱壳韧性断裂的研究

本文基于实验结果,利用壳单元有限元方法,对周向壁穿裂纹圆柱壳在不同初始裂纹长度条件下的弯曲韧性断裂进行了模拟,计算了裂纹尖端张开位移（ＣＴＯＤ）的裂纹起裂临界值以及裂纹连续扩展条件下裂纹尖端张开角度（ＣＴＯＡ）Ｒ曲线,考察了这些断裂参数作为材料特性的适用性。     

下一代深海装备用高强度陶瓷材料及结构分析

深海装备在服役过程中需要抵抗海水及应力腐蚀,承受载荷对结构的考验及深海环境的高压强, 这对材料的综合性能提出了巨大挑战。以氧化铝为代表的高强度陶瓷材料具有耐腐蚀、质量轻、高强度等特点,在深海装备应用中具有巨大潜力。对多种高强度陶瓷材料进行了分析比较,并针对深海应用的要求讨论了材料选型和缺陷要求,为下一代深海装备材料的发展提供了参考。     

圆板结构周向表面裂纹识别的振动功率流方法

从结构噪声的观点,利用振动功率流方法对圆板在集中力作用下的周向表面裂纹进行了诊断研究。周向表面裂纹模拟为转动弹簧,利用断裂力学的有关理论得到其转动刚度。在高频情况下,研究了圆板在中心受集中载荷作用下的弯曲波运动以及输入的振动功率流,分析了振动功率流与破损位置及其特征尺寸的关系,从而可进行有效的破损诊断。     

具有裂纹损伤桩腿的海洋石油平台有限元分析

采用有限元分析方法和断裂力学方法,将含裂纹构件的裂纹以线弹簧处理,建立了带有裂纹损伤桩腿的等效梁和管单元的单元刚度矩阵的计算方法。对检验方法的正确性,使用该方法对几种损伤构件进行了强度计算,并与有限元细化网格计算结果和实验结果进行比较,最后将等效单元计算程序接入大型有限元程序ＳｕｐｅｒＳＡＰ,对受损后的平台整体结构进行了应力计算和强度分析。     

随机载荷作用下平台结构疲劳寿命预测

海洋等工程结构物在服役过程中的受载历程是一个随机过程。研究裂纹在谱载荷作用下的扩展规律对可靠预报平台等结构物的疲劳寿命具有十分重要的意义。提出了一个由应力比和裂纹尖端约束及塑性区尺寸为主要参数计算裂纹张开比,来考查载荷相互作用下疲劳裂纹扩展寿命的计算模型。用该模型对几种谱载荷作用下疲劳实验结果进行了预测,将预测结果与不考虑裂纹闭合的线性损伤模型及疲劳计算程序FASTRAN的预测结果进行了比较,表明本模型能较好地预测谱载荷作用下的疲劳裂纹扩展。     

表面活性剂对机械钻速的影响

通过实践发现:(1)洗井液中的表面活性剂可以提高金刚石钻进的机械钻速。但表面活性剂和岩石种类不同,其提高幅度也不同;(2)钻速随阴离子表面活性剂(?)电位值的提高而增加;(3)表面活性剂对岩石微裂纹的渗透作用有助于提高钻速。