基于GMTS准则的T应力对岩石断裂韧性影响研究

为检验和提高最大周向应力准则对线弹性材料复合型裂纹扩展预测的精确性,考虑T应力在脆性断裂中的作用,建立了广义最大周向应力准则。广义最大周向应力准则描述了变量Ⅰ型和Ⅱ型断裂应力强度因子、断裂韧性K_Ⅰ和K_Ⅱ、平行裂纹的应力分量T应力以及临界裂纹扩展区半径对裂纹断裂强度在应力强度因子空间分布特征的影响。T应力的加入使裂纹尖端应力场解析式对裂纹尖端应力分布的描述更加精确,因而提高了对裂纹扩展特征的预测精度。研究结果表明:T应力对断裂韧度预测结果影响显著,特别是在Ⅱ型断裂占主导地位时,影响更大;随着围压的增大,不同裂纹扩展区半径材料的断裂强度在应力强度因子空间内的分布特征逐渐趋于一致,且Ⅱ型断裂在复合型断裂所占的比例逐渐减小。脆性材料裂纹扩展受到裂纹尖端奇异应力K及常数项T应力的共同控制,考虑裂纹尖端Williams级数解高阶项的影响提高了对裂纹断裂韧度预测的精度。     

弹性及粘弹性体双梁模型裂纹的复合型问题

本文论及类梁弹性或粘弹性裂纹体的复合型问题。文中指出:由于物体几何的非对称性,一个非对称双梁模型裂纹,尽管在对称载荷的作用下,也将非对称地扩展。我们采用了部分弹性基础双梁模型来确定这种情况下的应力强度因子K_Ⅰ和K_Ⅱ。对于蠕变过程中Poisson比v保持常数的标准线性裂纹体,其断裂角度与线弹性裂纹体的断裂角度相同。当(K_Ⅱ)/(K_Ⅰ)巳知时,它们可以从前文的结果中确定出来     

含裂纹射孔套管临界开裂内压研究

用ansys软件对含裂纹射孔套管进行力学分析,研究了相同内压下应力强度因子的变化以及不同裂纹长度下套管可抵抗的极限内压,为现场选择射孔套管和设计泵压提供了依据。结果表明含裂纹射孔套管的最大应力集中出现在裂纹尖端处,裂纹削弱了套管的强度,在内压的作用下有沿轴向扩张的趋势。临界开裂内压值随L/r值的增加而减小;短裂纹区(L/r<4),临界开裂内压力随L/r的变化比较迅速,即裂纹长度的增加对套管的强度影响比较大;长裂纹区(4相似文献   

功能梯度材料的裂纹分析及有限元计算

非均匀介质力学的早期研究最先始于密度及力学性质随深度变化的弹性波问题.此后,非均匀介质力学的研究便云集了广泛的研究者.本文,分析和计算了功能梯度材料的裂纹尖端场及应力强度因子.比较了均匀材料与非均匀材料裂纹尖端场,指出:材料梯度不影响裂纹尖端的奇异性阶次和角分布函数,但影响应力强度因子(SIF)值.作为断裂力学的重要参数,应力强度因子是材料梯度,外载荷及构件几何形状的函数.文中,假设材料的弹性摸量按具有不同系数的指数变化,使用有限元方法获得了裂纹尖端位移,然后使用外推法得到了功能梯度材料张开型断裂的应力强度因子.     

混凝土裂纹体的裂纹延迟失稳扩展

为对混凝土构筑物的裂纹延迟失稳扩展现象进行严格的理论论证以更深刻地理解它,基于整体能量平衡和裂纹前缘双重衰坏区的概念,建立了裂纹失稳扩展孕育期的理论。将混凝土构筑物视为由一个弹簧和一个Kelvin模型串联而成的三元流变模型表征的标准线性固体,分析了裂纹扩展期间发生的能量耗散和能量释放率G_1。在裂纹失稳扩展的孕育期,外衰坏区的整体特性是初级蠕变的而不是弹性的或瞬时塑性的形变,内衰坏区则随时间而发展二级蠕变。引人C*一积分的定义,并从而推导出用以解释孕育期间裂纹尖端附近整个衰坏区形变特性的特征时间和长度。其次,得到另外一些重要结论如下: 1 为正确对待混凝土构筑物的断裂,应将它看作是一个具有记忆的历史过程、一个具有耗散能的热力学不可逆过程。因此,通常的局部能量平衡方程不再能做为设立的整体能量平衡方程的推论而得到。2 将混凝土视作为标准线性体,其应变能释放率可分成两部分,一部分表明迟滞弹性效应,另一部分表明粘性流效应。所以,裂纹扩展时能量耗散,并且裂纹的形成是不可逆的。3 混凝土裂纹体的G-判据与K-判据间的关系是时间相依的。在恒载条件下,它的能量释放量随时间而增长到一个较高的极限值,从而存在裂纹延迟失稳扩展的临界裂纹尺寸。4 混凝土构筑物的断裂过程中,裂纹失稳扩展前是存在亚临界扩展阶段的,它显现与否取决于所施应力水平。在此阶段,虽然外载保持固定,但裂纹仍随载荷持续时间而缓慢增长,所以裂纹前缘的应力场也是时间的函数。5 在裂纹失稳扩展的孕育期,裂纹尖端的外衰坏区呈初级蠕变变形.而内衰坏区随时间发展着二级蠕变。在长时间后,整个衰坏区的蠕变发展。裂纹尖端应力场可由包括C*的方程(44)给出,而C*与载荷参数有关。6 用以说明裂纹尖端附近整个衰坏区变形特性的特征时间,可从衰坏区蠕变应变集中的“短时间”与整个衰坏区蠕变从初级发展到二级而三级蠕变的“长时间”之间的差推导出。本文研究成果解释了某单支墩大头坝在蓄水8年后原有约3米长的浅裂纹突然失稳扩展成深达50米左右深裂纹的成因。     

含相互作用裂纹海洋立管疲劳寿命数值分析

采用ANSYS有限元软件计算含不同尺寸裂纹的海洋立管在内压和波浪力共同作用下的疲劳寿命,分析了海洋立管的疲劳寿命随裂纹几何参数的变化规律.发现对于深度a=5mm长度变化的裂纹,海洋立管的疲劳寿命随着裂纹夹角的增大逐渐减小;当裂纹之间的夹角从10°增加到50°时,疲劳寿命随裂纹长度的增加而减小的程度趋于平缓,即两裂纹之间的夹角对海洋立管疲劳寿命的影响随着裂纹夹角的增大而逐渐减弱.     

一维六方压电准晶狭长体中动态与静态裂纹问题分析

运用复变函数法,通过保角变换公式,研究了一维六方压电准晶狭长体中快速传播与静态的Griffith裂纹问题。给出了电非渗透型与电渗透型两种情况下动态的应力与电位移强度因子的解析解。当运动速度趋于零时,解析解将退化成为静止状态下的解。通过算例,分析了静止状态下裂纹长度、狭长体高度对应力强度因子的影响规律。结果表明:当狭长体高度不变时,各应力强度因子随裂纹长度的变大而递增,而后趋于某个稳定值;当裂纹长度固定时,各应力强度因子随狭长体高度的增大而增大,最后趋于某一常数;当狭长体高度趋于无穷大时,所得应力强度因子的解析解可退化为无穷大平面内Griffith裂纹解。     

变质量断裂模型及其实验研究(英文)

从能量方程求得具体的裂纹扩展方程是困难的,因为在一般情况下,我们还不知道断裂过程中各种能量以什么样的比例存在于系统中。鉴于此,我们考虑将动量方程用于裂纹扩展研究。建立一个以动量定律而不是以能量原理为基础的断裂模型。这种模型的建立是基于这样的认识,即裂纹体在断裂过程中,即使其整体动量,动量矩是守恒的情况下,其局部动量、动量矩也是不守恒的。或者说,动量平衡方程是非局部的,通常的局部化假设在裂纹扩展展过程中是不成立的。在此基础上种文中以裂纹尖端局部区域为研究对象,从多方面论证了该区域作用有不平衡力,正是这个不平衡力的大小,方向等的变化控制着裂纹扩展过程,建立了变质量断裂模型。该模型以随裂纹尖端运动的局部区域作为变质量系统,研究该系统质量和作用在该系统上力的变化,以此研究裂纹扩展过程,从而给出了裂纹扩展遵循的一般方程。本文用自行研制的裂纹扩展速度测定仪测得的裂纹扩展速度,在平面应力Ⅰ型裂纹条件下,在一定程度上验证了理论的正确性。     

椭圆孔边动态裂纹快速传播问题的分析解

利用复变函数方法,通过构造保角映射,分析了椭圆孔边裂纹问题,给出了裂纹以速度v传播时的Ⅰ-Ⅱ型应力强度因子的动力学解。当v→0时动力学解还原为已有的静力学解,在极限情形下,还可以还原为圆形孔边裂纹,T型裂纹问题的动态应力强度因子。这些解在工程断裂研究中有着潜在的应用价值。     

粘弹体双梁、双板模型裂纹问题的时间相依能量判据

在前文中,我们曾提出一个求双梁、双板模型裂纹能量释放率的实用理论和简易方法。依照这一理论,求双梁、双板摸型裂纹能量释放率的问题,归结为求裂纹尖端截面处的内力素的问题。在我们最近的工作中,又引入了一个基于粘弹对应性原理来求解粘弹体裂纹问题的方法。在本文中,通过采用另一种形式的粘弹对应性原理,将双梁、双板模型裂纹问题的实用理论推广到了粘弹体的情况,从而得到双梁、双板模型裂纹的时间相依能最判据。对应性原理的这种形式(其中本构方程采用积分方程的形式)的主要优点是它可以大大推广这一有力方法的应用范围。特别是应力与应变初始值不为零的那些情况。本文指出: 1) 能量释放率不仅依赖于现时的载荷值,而且还依赖于载荷达到此值以前的全部加载历史。2) 在常载荷的情况下,能量释放率将随时间而增长,直到它达到某一较高的极限值。这使我们在载荷,裂纹长度、材料的流变常数及断裂韧性为已知的前提下,有可能确定裂纹体的寿命。3) 在常位移的情况下,能量释放率将随时间而减少,直到它达到某一较低的极限值。这也是工程师和设计师们所特别感兴趣的另一个问题。     

手性液 液萃取分离多巴对映体

研究了多巴对映体在含有疏水性L-酒石酸正己酯手性选择剂的水-有机溶剂两相系统中的萃取分配行为,考察了有机溶剂的种类、L-酒石酸正己酯的浓度、水相pH值以及萃取温度对分配系数和分离因子的影响.实验表明,L-酒石酸正己酯与多巴Ⅱ对映体比与多巴Ⅰ对映体形成更稳定的非对映体复合物;随着手性选择剂浓度的增加,分配系数逐渐增大,分离因子先增大后减小;随pH值的提高,分配系数和分离因子均降低;提高萃取温度,分配系数增加而分离因子减小;同时,有机溶剂的性质对分配系数和分离因子的影响也比较大.     

对单摆运动状态变化快慢的研究

通过应用大学物理知识中的向心加速度和切向加速度,可以了解单摆在任意位置速度大小和方向变化快慢的情况.使用Excel做出了单摆运动四分之一过程中速率、切向加速度、法向加速度和加速度的数值表和图像,对物体运动状态的变化快慢进行了详细研究.摆球速率的数值在单摆运动过程中随偏角变化而变化,时而增大,时而减小;法向加速度和切向加速度的数值在单摆运动过程中也随偏角变化而变化,但两者变化的情况刚好相反,法向加速度数值增大时切向加速度数值减小;合加速度的大小不是恒定值,从理论上可以得出摆球加速度a取最极值的角坐标为θ=0,θ=cos~(-1)(4/3cosθ_0).     

桥台高度对肋板式桥台受力特性的影响

基于对运营8m以上有裂缝的桥台调查,总结出桥台高度对桥台的影响比较敏感,因此分析桥台高度对肋板式桥台力学特性的影响就比较有工程实际价值。针对8m以上运营肋板桥台出现裂缝的情况,利用有限元软件Midas/Civil建立40m跨径桥梁,肋板桥台高度分别为8、10、12、14m,基于此分析在汽车中载、偏载、人群荷载、温度荷载、混凝土收缩徐变作用下肋板桥台上部结构力学特性。结果表明:作用荷载不变时,随桥台高度增加台帽顺桥向位移逐渐减小,横向应力以3%的增幅增大。     

深部软岩地层沿空巷道围岩稳定性数值模拟研究

依据城郊煤矿21403轨道平巷的实际地质资料,建立了软岩地层沿空巷道围岩稳定性的FLAC~(3D)数值计算模型,分析了巷道掘进过程中围岩的应力场、位移场和塑性区的变化规律,研究了工作面回采对沿空巷道围岩稳定性的影响规律,讨论了煤柱留设宽度对巷道围岩应力场、位移场和塑性区的影响规律,确定了合理的煤柱留设宽度。研究结果表明:(1)轨道平巷掘进后,顶底部的应力场、位移场和塑性区均大于巷道两帮,应加强巷道顶底板支护强度;四角出现了显著的应力集中区,应对四角位置岩体进行特殊处理。(2)沿空巷道煤柱帮最大应力出现在采空区前沿约5 m的位置,其值随工作面回采出现周期性的变化,应力集中系数约为1.9。(3)巷道围岩的应力场、位移场和塑性区均随煤柱留设宽度的减小而增大,煤柱留设宽度应不小于10 m。