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基于Matlab和Monte Carlo方法的油页岩非均质热弹塑性损伤模型 认领
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作者 黄非 宫婷婷 《现代电子技术》 北大核心 2021年第3期79-82,共4页
随着油页岩水平距离的变化,传统模型模拟的油页岩热量差值变化幅度较大。针对这一问题,基于Matlab和Monte Carlo方法设计一种新的油页岩非均质热弹塑性损伤模型。在分析Matlab和Monte Carlo方法特点的基础上,确定油页岩的非均质热弹塑... 随着油页岩水平距离的变化,传统模型模拟的油页岩热量差值变化幅度较大。针对这一问题,基于Matlab和Monte Carlo方法设计一种新的油页岩非均质热弹塑性损伤模型。在分析Matlab和Monte Carlo方法特点的基础上,确定油页岩的非均质热弹塑性损伤的演化阶段,通过油页岩体变形场控制方程和油页岩温度场热传导方程确定油页非均质参数和热损伤变量。实验结果表明,基于Matlab和Monte Carlo方法构建的损伤模型能够有效缩短油页岩水平距离的变化以及热量差值变化幅度,充分证明了应用Matlab和Monte Carlo方法的有效性。 展开更多
关键词 MATLAB Monte Carlo 油页岩 热弹塑性 损伤模型 损伤演化
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文章速递竖向荷载下砖石古塔的损伤性能 认领
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作者 卢俊龙 李传立 +1 位作者 韩鑫 王振山 《土木与环境工程学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2021年第1期164-175,共12页
以玄奘塔首层为原结构,分别采用原砖、1/4和1/8模型砖制作了3个1/8缩尺结构模型,进行受压试验,观测加载过程中结构裂缝发展特征,测试了结构荷载、位移及应变;并通过数值模拟,对比了3个模型受力及破坏形式,分析了古砖塔的受压破坏机理和... 以玄奘塔首层为原结构,分别采用原砖、1/4和1/8模型砖制作了3个1/8缩尺结构模型,进行受压试验,观测加载过程中结构裂缝发展特征,测试了结构荷载、位移及应变;并通过数值模拟,对比了3个模型受力及破坏形式,分析了古砖塔的受压破坏机理和损伤变化。研究结果表明:砖塔受压破坏过程包含沿灰缝开裂、裂缝扩展和延伸、裂缝贯通破坏3个阶段;塔体破坏始于四角顶部,随荷载增加逐渐向下扩展并贯通,形成小截面砖柱,砖柱失稳导致结构破坏;塔壁沿平面内及平面外产生水平向变形,部分砖块开裂,因砖块尺寸不同导致模型的初始损伤及刚度不同,开裂荷载和极限承载能力随砌块尺寸减小而降低,应变随块体尺寸减小而增大,并根据模型的整体变形和局部块体变形特点,分析古塔的受压破坏机制,计算出古塔受压损伤演化趋势。 展开更多
关键词 砖石古塔 力学性能 破坏模式 破坏机制 损伤演化
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列车动荷载长期作用下圆形隧道衬砌损伤分布特征及演化规律研究 认领
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作者 徐利辉 马蒙 刘维宁 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2020年第9期144-152,共9页
为研究隧道衬砌车致损伤分布特征及演化规律,该文采用规范推荐的混凝土单轴拉压本构关系推导了复杂应力条件下增量损伤本构关系,并基于此本构模型实现了ANSYS标准计算流程的二次开发。通过与单轴拉压试验结果对比验证了计算的可靠性。... 为研究隧道衬砌车致损伤分布特征及演化规律,该文采用规范推荐的混凝土单轴拉压本构关系推导了复杂应力条件下增量损伤本构关系,并基于此本构模型实现了ANSYS标准计算流程的二次开发。通过与单轴拉压试验结果对比验证了计算的可靠性。建立了地铁圆形隧道-地层耦合动力有限元模型,基于改进的Miner累积损伤理论,研究了列车动荷载长期作用下衬砌结构的损伤分布、动力响应、损伤增量及累积损伤演化规律。结果表明:衬砌长期车致损伤关于隧道中心线对称,主要分布于仰拱结构,分布角约120°;列车荷载作用点下方衬砌结构中出现两个损伤集中区,其损伤幅值较其他区域大;随累积运行次数的增加,损伤集中区内车致动应力幅值减小约83%,动应变幅值增大约150%;损伤增量与累积损伤均随列车累积运行次数增加而增大,且呈非线性关系;采用改进的Miner累积损伤理论可提高预测隧道结构疲劳寿命的准确性。 展开更多
关键词 地铁隧道 增量损伤本构关系 累积损伤理论 损伤分布 损伤增量 损伤演化
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混凝土单轴压缩过程中损伤演化与声发射分析 认领
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作者 栗青 李潜涛 +1 位作者 高阳 李震 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2020年第6期687-693,共7页
为了研究混凝土单轴压缩状态下的损伤演化过程,利用声发射设备采集试样破坏过程的声发射数据,基于声发射信号建立声发射能量表述的损伤本构方程,对损伤程度进行量化表述,提出了损伤因子在启裂强度和损伤强度的取值区间.基于连续介质损... 为了研究混凝土单轴压缩状态下的损伤演化过程,利用声发射设备采集试样破坏过程的声发射数据,基于声发射信号建立声发射能量表述的损伤本构方程,对损伤程度进行量化表述,提出了损伤因子在启裂强度和损伤强度的取值区间.基于连续介质损伤力学,对微裂纹的发育过程和声发射能量数综合分析.结果表明,理论应力应变曲线与试验曲线吻合较好,混凝土单轴压缩过程各阶段吻合度较高,混凝土单轴压缩损伤本构模型具有一定的合理性. 展开更多
关键词 混凝土 单轴压缩 损伤演化 声发射 损伤本构方程 损伤因子 启裂强度 损伤强度
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镁合金低周疲劳损伤演化模型探讨 认领
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作者 陈凌 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2020年第7期1114-1120,共7页
通过铸造镁合金AZ91D和变形镁合金AZ31B室温环境应力控制的低周疲劳试验,基于连续损伤力学,选取平均应变的变化作为损伤变量,将镁合金的低周疲劳损伤演化划分为损伤初始阶段、损伤稳定阶段和循环末期的快速损伤阶段,各阶段的损伤分别以... 通过铸造镁合金AZ91D和变形镁合金AZ31B室温环境应力控制的低周疲劳试验,基于连续损伤力学,选取平均应变的变化作为损伤变量,将镁合金的低周疲劳损伤演化划分为损伤初始阶段、损伤稳定阶段和循环末期的快速损伤阶段,各阶段的损伤分别以形核损伤、微裂纹损伤和主裂纹损伤为主。在此基础上建立了三阶段损伤模型和两阶段损伤模型,并用上述损伤模型进行了镁合金的低周疲劳损伤演化分析。研究结果表明:相对于经典的低周疲劳损伤模型,采用三阶段损伤模型和两阶段损伤模型所得损伤曲线与试验结果符合较好,能较好地反映镁合金低周疲劳损伤的演化过程。 展开更多
关键词 镁合金 低周疲劳 损伤演化 损伤变量 损伤模型
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基于塑性损伤模型的钢-UHPC组合梁抗弯性能分析 认领
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作者 朱经纬 辛公锋 +2 位作者 徐传昶 张恒 王越 《钢结构(中英文)》 2020年第8期24-32,共9页
钢-UHPC组合梁是将钢梁与UHPC翼板通过剪力连接件连接而成的一种新型组合梁。对比于钢-普通混凝土组合梁,钢-UHPC组合梁的桥面板厚度由于UHPC的超高强力学性能而大为降低,从而显著减小了组合梁自重荷载,增强了组合梁跨越能力。由于UHPC... 钢-UHPC组合梁是将钢梁与UHPC翼板通过剪力连接件连接而成的一种新型组合梁。对比于钢-普通混凝土组合梁,钢-UHPC组合梁的桥面板厚度由于UHPC的超高强力学性能而大为降低,从而显著减小了组合梁自重荷载,增强了组合梁跨越能力。由于UHPC具有较高抗拉强度和较强微裂缝自愈合能力,钢-UHPC组合梁一定程度上改善了钢-普通混凝土组合梁负弯矩区桥面板在外部荷载及效应作用下极易开裂和耐久性不足等问题,从而较大提升了组合梁安全使用性能,在确保结构良好耐久性的同时降低了后期维护成本。目前,已有文献针对钢-UHPC组合梁精细化力学模型及其数值分析开展研究较少,由于UHPC材料的复杂性,迄今尚无统一的理论模型可全面描述UHPC材料的本构关系。为建立钢-UHPC组合梁精细化数值模型,并在此基础上系统分析钢-UHPC新型组合梁抗弯性能,基于UHPC单轴拉压本构推导了UHPC损伤因子,采用ABAQUS有限元程序建立了受弯破坏实例钢-UHPC组合梁损伤力学数值模型,对比数值计算与试验梁力学性能分析了数值模型的适用性,以UHPC翼板厚度、腹板高厚比、下翼缘厚度为主要结构参数,分析了36根钢-UHPC数值模型组合梁全过程抗弯破坏的力学性能。模型验证分析表明:在破坏阶段前,数值计算荷载-位移曲线与试验曲线响应趋势吻合良好;在破坏阶段后,与试验梁的迅速破坏不同,模型梁展现出了良好的延性性能,数值计算获得了更为完整的荷载-位移破坏阶段与下降段曲线;数值计算损伤演化及损伤分布与试验结果较为吻合。总体上,所建立数值模型能够准确模拟钢-UHPC组合梁全过程破坏行为,真实揭示UHPC翼板损伤过程中应力、应变场转移及开裂、压溃演化特征。抗弯性能分析表明:单位用钢量下,与增大下翼缘厚度相比,增大腹板高厚比对组合梁抗弯承载力提高更大,而增大UHPC翼 展开更多
关键词 钢-UHPC组合梁 塑性损伤模型 极限抗弯承载力 损伤演化 延性能力
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声发射特征在灰岩损伤识别及定量评估中的应用 认领
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作者 田勇 俞然刚 +1 位作者 张尹 赵新波 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期115-122,共8页
岩石的损伤演化研究直接关系到重大地下工程的安全控制问题,特征应力作为岩石变形破坏过程中的阈值应力,其能否被准确识别将直接影响损伤评价效果。本文利用RMTTS应力测试系统和MISTRAS声发射试验系统,针对灰岩裂缝应力的识别及损伤定... 岩石的损伤演化研究直接关系到重大地下工程的安全控制问题,特征应力作为岩石变形破坏过程中的阈值应力,其能否被准确识别将直接影响损伤评价效果。本文利用RMTTS应力测试系统和MISTRAS声发射试验系统,针对灰岩裂缝应力的识别及损伤定量评价问题开展相关研究。通过灰岩单轴压缩下的声发射试验,分析了与应力-应变曲线各阶段对应的声发射信号特征,当裂缝扩展由稳定阶段发展为不稳定阶段时,声发射信号在频率和能级上都有较大幅度提高。基于灰岩单轴循环加载过程中Felicity效应比值FR的变化规律,提出一种不依赖应变测量的裂缝损伤应力识别方法,并对3组灰岩岩芯进行识别,其结果为0.70σc~0.75σc,与已有的应力?应变曲线法识别结果0.73σc对比,验证了该方法的可靠性。Felicity效应识别法保证了求解结果的客观性,其识别范围可由循环加载间的应力增量大小决定。利用基于声发射能量值表征的损伤变量,对灰岩的损伤演化过程进行了定量评价,结果表明:在损伤稳定演化区间内,28.3%的应力范围损伤累积了17.4%;而在裂缝损伤应力之后的损伤加剧演化区间内,26.1%的应力范围内损伤累积了80%。研究成果可为深入认识工程领域中岩石的损伤演化机制提供技术支持。 展开更多
关键词 岩石力学 声发射 裂缝损伤应力 损伤演化
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基于NGA模型的主余震序列作用下重力坝损伤破坏研究 认领
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作者 翟亚飞 毕仲辉 +1 位作者 唐彧杰 马天骁 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期152-157,168共7页
传统的线弹性模型和弹塑性DP模型难以真实反映混凝土、岩石地基在遭遇超出其抗拉压强度时的损伤破坏规律。为更加全面地评估余震作用对已损重力坝结构的累积破坏影响,本文采用塑性损伤力学模型来模拟坝体的动力损伤,同时考虑岩石材料的... 传统的线弹性模型和弹塑性DP模型难以真实反映混凝土、岩石地基在遭遇超出其抗拉压强度时的损伤破坏规律。为更加全面地评估余震作用对已损重力坝结构的累积破坏影响,本文采用塑性损伤力学模型来模拟坝体的动力损伤,同时考虑岩石材料的非线性性质,将塑性损伤力学的方法推广到岩体材料,建立了大坝坝体与地基的整体损伤力学模型,实现了重力坝整体动态损伤演化全过程模拟。结合主震与强余震统计关系和NGA地震动衰减关系构造了主余震地震动序列,分别研究了单次主震、单次余震以及主震后余震对强震区混凝土重力坝坝体地基整体损伤演化的影响。研究结果表明:余震作用对坝基的塑性应变累积效应显著,对于主震受损的混凝土重力坝结构,余震作用能够引起结构较大的二次残余变形。 展开更多
关键词 主余震 混凝土重力坝 塑性损伤模型 NGA衰减关系 损伤演化
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陶瓷基复合材料螺栓渐进损伤计算与强度预测 认领 被引量:1
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作者 朱宝城 高希光 宋迎东 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期406-411,共6页
为了准确预测陶瓷基复合材料螺栓的强度及损伤演化过程,建立了陶瓷基复合材料螺栓有限元模型,并采用渐进损伤模型实现了陶瓷基复合材料螺栓的失效分析,形成通用有效的陶瓷基复合材料结构渐进损伤有限元仿真方法。计算结果表明:陶瓷基复... 为了准确预测陶瓷基复合材料螺栓的强度及损伤演化过程,建立了陶瓷基复合材料螺栓有限元模型,并采用渐进损伤模型实现了陶瓷基复合材料螺栓的失效分析,形成通用有效的陶瓷基复合材料结构渐进损伤有限元仿真方法。计算结果表明:陶瓷基复合材料螺栓在载荷1129N时萌生损伤。加载到失效载荷(1459N)时,损伤沿着螺纹槽扩展至整个螺纹槽。最后,损伤从螺纹槽扩展至螺杆中心导致螺杆断裂失效。螺栓的破坏位置在螺纹接触最上面的螺纹槽处,螺栓断裂的主要原因是材料的Z向拉伸破坏。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 渐进损伤 失效载荷 损伤演化 失效模式
2.5D C/SiC复合材料带孔板拉伸破坏的多尺度模拟 认领
10
作者 杜翔宇 高希光 宋迎东 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期439-446,共8页
为了研究2.5D编织陶瓷基复合材料带孔板的拉伸破坏行为,提出一种可以模拟带孔板细观破坏过程的多尺度计算方法。该方法根据2.5D编织陶瓷基复合材料的细观结构建立细观模型,通过子模型法将平板的宏观有限元模型和孔周围区域的细观有限元... 为了研究2.5D编织陶瓷基复合材料带孔板的拉伸破坏行为,提出一种可以模拟带孔板细观破坏过程的多尺度计算方法。该方法根据2.5D编织陶瓷基复合材料的细观结构建立细观模型,通过子模型法将平板的宏观有限元模型和孔周围区域的细观有限元模型耦合在一起,然后采用渐进损伤计算方法完成带孔板破坏的多尺度模拟。计算结果表明,带孔板在拉伸载荷较低时出现初始损伤,随着载荷的加大经纱发生轴向拉伸破坏,纬纱发生横向的破坏。裂纹从孔边沿横向扩展至板的两端,最终整个板完全断裂失效。失效时的应变为0.375%,最大加载应力为221.7MPa。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 带孔板 子模型法 渐进损伤分析 损伤演化 多尺度计算 航空发动机
基于修正GTN模型的双相钢断裂失效判据研究 认领
11
作者 韩蒙 李迪 +3 位作者 孙彩凤 李耀民 姜宁 徐家川 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期117-122,共6页
在屈服函数中引入剪切损伤参数对GTN模型进行修正,对较广应力三轴度的失效进行预测;设计不同切口的剪切试验,并将修正的GTN模型以及双相钢DP780的材料参数和损伤参数编入VUMAT子程序,用ABAQUS进行仿真,获得双相钢失效时的临界应力三轴度... 在屈服函数中引入剪切损伤参数对GTN模型进行修正,对较广应力三轴度的失效进行预测;设计不同切口的剪切试验,并将修正的GTN模型以及双相钢DP780的材料参数和损伤参数编入VUMAT子程序,用ABAQUS进行仿真,获得双相钢失效时的临界应力三轴度T与其对应的剪切损伤,拟合出极限剪切损伤值与应力三轴度的函数关系曲线;然后结合颈缩断裂时的临界孔洞体积分数与应力三轴度的关系,建立适用于较广应力三轴度的DP780断裂失效细观判据;设计了拉弯成形试验并带入ABAQUS中进行仿真,证明得出的细观断裂判据能预测双相钢在冲压成形过程中出现的不同断裂现象。 展开更多
关键词 双相钢 GTN损伤模型 断裂判据 损伤演化 用户子程序
冻融循环下砂岩损伤演化及本构模型 认领
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作者 杨涛 霍树义 +3 位作者 金坎辉 穆琳 周晴晴 崔建军 《地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期826-831,共6页
冻融交替对岩石宏观强度产生弱化。基于冻融循环条件下的压缩试验结果,利用损伤力学研究材料强度特征及损伤演化,建立岩土材料的损伤模型。结果表明:随着循环次数的增加,砂岩的力学强度参数均逐渐减小,抗压强度与弹性模量的降低幅度可... 冻融交替对岩石宏观强度产生弱化。基于冻融循环条件下的压缩试验结果,利用损伤力学研究材料强度特征及损伤演化,建立岩土材料的损伤模型。结果表明:随着循环次数的增加,砂岩的力学强度参数均逐渐减小,抗压强度与弹性模量的降低幅度可以达到49.70%、83.40%,意味着冻融循环对材料力学性质损伤显著;定义岩石综合损伤变量,得到损伤演化特征曲线,基于高斯函数变化特征,构建冻融循环条件下材料损伤本构模型,对比分析试验与模型曲线,发现该模型能够较好地描述试验结果。基于高斯函数的损伤模型能较好地反映材料变形行为特征,研究成果可以为类似本构模型的建立提供参考。 展开更多
关键词 冻融循环 损伤变量 损伤演化 本构模型
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一种基于统计损伤本构关系的岩石脆性评价新方法 认领
13
作者 胡清波 梁海安 +3 位作者 杨婷 程新俊 陈海康 张龙鹏 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期147-156,共10页
脆性评价对岩石(尤其是深部岩石)的可压裂、开挖损伤及岩爆等特性的研究具有重要意义.为此,总结国内外岩石脆性评价方法,基于现有脆性指数在定量表征岩石脆性程度中的局限性,考虑能够模拟岩石应力-应变全过程曲线的统计损伤本构模型,分... 脆性评价对岩石(尤其是深部岩石)的可压裂、开挖损伤及岩爆等特性的研究具有重要意义.为此,总结国内外岩石脆性评价方法,基于现有脆性指数在定量表征岩石脆性程度中的局限性,考虑能够模拟岩石应力-应变全过程曲线的统计损伤本构模型,分析岩石的损伤演化特征,提出一种基于统计损伤本构关系的岩石脆性特征评价新方法,建立脆性指数B D定量表征岩石的脆性程度,通过模型理论论证和室内三轴压缩试验验证脆性指数的合理性.结果表明:脆性指数B D能很好地表征岩石的脆性特征,基于统计损伤本构关系的岩石脆性评价方法具有较好的适用性;通过大理岩、花岗岩以及塔木素黏土岩不同围压下的物理实验,验证脆性指数B D的正确性及相比其他方法的优越性;随着围压的增大,塔木素黏土岩表现出明显的脆性破坏向塑性破坏转变的特征. 展开更多
关键词 统计损伤理论 本构模型 损伤演化 脆性评价 黏土岩
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层状岩石单轴压缩损伤本构模型研究 认领
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作者 史越 傅鹤林 +1 位作者 伍毅敏 邓皇适 《华中科技大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期126-132,共7页
为揭示层状岩石在单轴压缩条件下的损伤演化机理,将横观各向同性体的柯西转轴方程和随机损伤理论结合,建立考虑荷载损伤的层状岩石损伤本构模型;通过不同层理倾角炭质千枚岩的单轴压缩试验,验证模型的合理性和准确性,并从细观图像、力... 为揭示层状岩石在单轴压缩条件下的损伤演化机理,将横观各向同性体的柯西转轴方程和随机损伤理论结合,建立考虑荷载损伤的层状岩石损伤本构模型;通过不同层理倾角炭质千枚岩的单轴压缩试验,验证模型的合理性和准确性,并从细观图像、力学参数、破坏模式和损伤演化等角度讨论炭质千枚岩的各向异性特征.研究结果表明:所建模型的理论曲线与试验数据曲线基本相符,能够较好地反映和预测单轴加载条件下层状岩石的非线性力学行为;炭质千枚岩的各向异性显著,在层理倾角从0°~90°变化的过程中,强度、峰值应变和泊松比先减小后增大,弹性模量逐渐增大,并依次产生张剪复合破坏、剪切滑移破坏和劈裂张拉破坏等三种破坏类型;不同层理倾角岩样的损伤演化规律基本相同,损伤演化曲线均经历了缓慢上升、快速上升和趋于稳定等3个阶段,损伤演化率曲线均服从正态分布,但损伤发展速率各不相同,进而改变了材料的力学性能.这将为层状岩体受荷损伤计算、各向异性研究、围岩稳定性分析和岩层掘进施工等提供理论依据和技术参考. 展开更多
关键词 岩石力学 横观各向同性 本构模型 损伤演化 单轴压缩
多尺度聚丙烯纤维混凝土力学性能及损伤演化研究 认领 被引量:2
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作者 周兴宇 杨鼎宜 +4 位作者 李玉寿 朱从香 王彤章 吕锦飞 杨俊 《混凝土与水泥制品》 北大核心 2020年第4期49-53,共5页
对基准混凝土(JZ)、聚丙烯细纤维混凝土(PPF)、粗纤维混凝土(PPM)以及混掺纤维混凝土(PPC)进行了抗压试验,并结合其内部损伤发展情况,研究了多尺度聚丙烯纤维混凝土的力学性能、破坏后的外貌形态以及损伤演化过程的差异。根据混凝土受... 对基准混凝土(JZ)、聚丙烯细纤维混凝土(PPF)、粗纤维混凝土(PPM)以及混掺纤维混凝土(PPC)进行了抗压试验,并结合其内部损伤发展情况,研究了多尺度聚丙烯纤维混凝土的力学性能、破坏后的外貌形态以及损伤演化过程的差异。根据混凝土受力状态、声发射参数与损伤程度之间的关系,得出了纤维混凝土应力-时间-振铃计数率曲线与损伤变量D-时间曲线,探究了纤维在混凝土受压状态下的工作原理。结果表明,聚丙烯纤维的掺入可以改善混凝土破坏后的完整度,提高混凝土的抗压强度、残余强度及延性等力学性能,有效抑制了混凝土裂缝的产生与发展。 展开更多
关键词 聚丙烯纤维 混凝土 力学性能 声发射 损伤演化
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连续石墨纤维增强铝基复合材料准静态拉伸损伤演化与断裂力学行为 认领
16
作者 周金秋 王振军 +3 位作者 杨思远 蔡长春 余欢 徐志锋 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期907-918,共12页
针对连续石墨纤维增强铝基(CF/Al)复合材料,采用三种纤维排布方式的代表体积单元(RVE)建立了其细观力学有限元模型,采用准静态拉伸试验与数值模拟结合的方法,研究了其在轴向拉伸载荷下的渐进损伤与断裂力学行为。结果表明,采用基体合金... 针对连续石墨纤维增强铝基(CF/Al)复合材料,采用三种纤维排布方式的代表体积单元(RVE)建立了其细观力学有限元模型,采用准静态拉伸试验与数值模拟结合的方法,研究了其在轴向拉伸载荷下的渐进损伤与断裂力学行为。结果表明,采用基体合金和纤维原位力学性能建立的细观力学有限元模型,对轴向拉伸弹性模量和极限强度的计算结果与实验结果吻合良好,而断裂应变计算值较实验结果偏低。轴向拉伸变形中首先出现界面和基体合金损伤现象,随应变增加界面发生失效并诱发基体合金的局部失效,最后复合材料因纤维发生失效而破坏,从而出现界面脱粘后纤维拔出与基体合金撕裂共存的微观形貌。细观力学有限元分析结果表明,在复合材料制备后纤维性能衰减而强度较低条件下,改变界面强度和刚度对复合材料轴向拉伸弹塑性力学行为的影响较小,复合材料中纤维强度水平是决定该复合材料轴向拉伸力学性能的主要因素。 展开更多
关键词 石墨纤维增强铝基复合材料 细观力学 损伤演化 失效机制 力学性能
拉-压应力状态下脆性岩石强度及破坏机制颗粒流模拟 认领
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作者 黄达 李悦 岑夺丰 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2020年第4期677-684,共8页
高地应力区地下岩体工程开挖常形成围岩拉-压应力状态,发生岩体张性破坏灾害。本文针对传统PFC平行黏结模型不能模拟脆性岩石高单轴压缩与拉伸强度比的问题,建立双抗拉强度参数的平行黏结强度准则,开展岩石拉-压数值模拟试验,得到了与... 高地应力区地下岩体工程开挖常形成围岩拉-压应力状态,发生岩体张性破坏灾害。本文针对传统PFC平行黏结模型不能模拟脆性岩石高单轴压缩与拉伸强度比的问题,建立双抗拉强度参数的平行黏结强度准则,开展岩石拉-压数值模拟试验,得到了与物理试验接近的拉-压强度,实现了岩石高压拉强度比的模拟,并深入分析了破坏机制。研究结果表明随着围压的增加,破裂面倾角逐渐增大,由拉伸破裂转化为拉-剪破裂,发现了拉-压应力状态下破裂面处的雁行裂纹。根据细观颗粒位移场揭示了破裂面力学性质,随着围压的增加(破裂面倾角逐渐增大),破裂面张性逐渐减弱而剪性增强。可将拉-压应力状态下岩石损伤演化过程大致分为弹性变形阶段、稳定破裂发展阶段、不稳定破裂发展阶段和整体破裂阶段(峰后应力跌落及残余阶段)。围压较大时弹性变形和稳定破裂发展阶段相对较短,不稳定破裂发展阶段相对较长较剧烈,峰后残余阶段破裂面摩擦更强、应力波动较大。 展开更多
关键词 岩石力学 拉-压强度 破坏机制 损伤演化 颗粒流
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冲击荷载作用下灰砂岩破坏过程及损伤数值模拟研究 认领
18
作者 张明涛 王伟 +1 位作者 张思怡 刘亚男 《爆破》 CSCD 北大核心 2020年第1期46-54,共9页
为了定量表征灰砂岩在应力波作用下的损伤程度和直观的展现其破坏过程,利用LS-DYNA软件,采用HJC动态本构模型,对灰砂岩进行SHPB动态冲击数值模拟,根据灰砂岩的SHPB实验结果验证了模拟方法的准确性,采用微裂纹密度法来定义损伤变量D,对... 为了定量表征灰砂岩在应力波作用下的损伤程度和直观的展现其破坏过程,利用LS-DYNA软件,采用HJC动态本构模型,对灰砂岩进行SHPB动态冲击数值模拟,根据灰砂岩的SHPB实验结果验证了模拟方法的准确性,采用微裂纹密度法来定义损伤变量D,对不同冲击速度(8 m/s、12 m/s、16 m/s、20 m/s)、不同轴压(0 MPa、17.66 MPa、35.32 MPa、52.98 MPa、70.64 MPa)下灰砂岩的损伤规律及破坏过程进行了数值模拟研究。数值模拟结果直观的展现了灰砂岩动态破碎过程:在无轴压作用下,灰砂岩破坏主要是由拉应变引起的劈裂破坏,在施加轴压作用下,灰砂岩的破坏形式主要以压剪破坏为主,两种破坏过程中岩石损伤都是由外向内延伸,且损伤变量D随着冲击速度和轴压的增加呈递增趋势。在有无轴压作用下,冲击速度由8 m/s增加到20 m/s过程中,其损伤变量D分别增加约0.168、0.249,可以看出轴压限制了损伤变量D的增加程度。 展开更多
关键词 SHPB实验数值模拟 灰砂岩 动静组合加载 破坏过程 损伤演化
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多孔铁电陶瓷冲击压缩响应与损伤演化的离散元数值模拟 认领
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作者 蒋招绣 高光发 王永刚 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期63-70,共8页
采用flat-joint粘结模型,建立多孔铁电陶瓷在一维应变冲击压缩下的PFC (particle flow code)颗粒流离散元模型,通过数值模拟再现了平板撞击实验中实测的自由面速度剖面历史,并揭示了多孔铁电陶瓷在冲击压缩下的响应过程与损伤演化机制... 采用flat-joint粘结模型,建立多孔铁电陶瓷在一维应变冲击压缩下的PFC (particle flow code)颗粒流离散元模型,通过数值模拟再现了平板撞击实验中实测的自由面速度剖面历史,并揭示了多孔铁电陶瓷在冲击压缩下的响应过程与损伤演化机制。多孔铁电陶瓷在冲击压缩下的响应过程可分4个阶段:弹性变形、失效蔓延、冲击压溃变形、冲击Hugoniot平衡状态;其中,失效蔓延的内在机制是由剪切裂纹的成核与增长,而冲击压溃变形的主要机制是孔洞的塌缩以及层状剪切裂纹的形成与扩展;冲击速度与孔隙率对铁电陶瓷的响应有显著的影响,Hugoniot弹性极限强烈依赖于孔隙率,但与冲击速度的大小无关,宏观损伤累积随着冲击速度和孔隙率的增加而增加。 展开更多
关键词 铁电陶瓷 离散元 损伤演化 动态响应
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单轴压缩下花岗岩声发射、红外特征及损伤演化试验研究 认领 被引量:1
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作者 张艳博 吴文瑞 +4 位作者 姚旭龙 梁鹏 田宝柱 黄艳利 梁精龙 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期139-146,共8页
采用声发射、热红外技术联合监测花岗岩单轴压缩过程,分析岩石破裂过程声发射、红外辐射变化规律。从内部损伤和表面损伤两个角度,分别建立了基于声发射和红外辐射的岩石损伤变量解析表达式,并根据二者在不同阶段的互补性,建立了分段曲... 采用声发射、热红外技术联合监测花岗岩单轴压缩过程,分析岩石破裂过程声发射、红外辐射变化规律。从内部损伤和表面损伤两个角度,分别建立了基于声发射和红外辐射的岩石损伤变量解析表达式,并根据二者在不同阶段的互补性,建立了分段曲线损伤模型,分析单轴压缩下岩石的损伤演化特征。研究结果表明,(1)岩石损伤演化过程分为初始损伤阶段、损伤稳定发展阶段和损伤加速发展阶段3个阶段,初始损伤阶段内部损伤和表面损伤都没有发展,损伤稳定发展阶段,内部微损伤不断积聚,表面损伤仍没有发展,损伤加速发展阶段内部损伤和表面损伤均快速增大。相比内部损伤,表面损伤异常增大时间较早;(2)对比分段曲线损伤模型计算出的应力-应变曲线与试验应力-应变曲线发现两者的趋势大致相同,定义的损伤变量较为合理,能够较好地反映岩石内部裂纹缺陷产生、发展直至破坏的渐进演化过程。 展开更多
关键词 花岗岩单轴压缩 红外辐射 声发射 损伤演化
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