南岭大理岩SECRBB试件准动态断裂分形研究

探讨南岭大理岩SECRBB试件准动态断裂的力学行为,采用分形几何方法,对南岭大理岩SECRBB试件准动态断裂断口进行了分形分析,在开发后的Instron1340系列电液伺服材料试验机上,对不同切口深度的SECRBB试件进行了准动态断裂试验,测出各断口分形维教Df的估计,得到了该试件准动态断裂的宏观力学量临界荷载Pmax,动应力强度因子KI(t)、试件的几何因子y和断口分形维数Df呈一定的线性关系;还找出了SECRBB试件吸收的能量Es与断口分形维数Df的关系式,即Es=88.044-66.444Df.这将有可能通过对试件断口分形分析,推测其宏观动态断裂韧度Kid等断裂性质及成因,这对于岩石断裂研究和工程应用,如地震预报都具有一定的理论指导意义.     

单轴压缩下岩石断口裂纹的分形特征研究

为了对岩石断口进行细观分析,以大理岩为例,借助MTS岩石伺服试验系统,进行单轴加载实验直至破坏,获取了四类不同破坏载荷下大理岩断口试件。运用扫描电镜拍摄了岩石破坏断口裂纹的细观结构图像,综合应用图像分析技术和分形几何理论,编制了Matlab程序,计算出细观结构图像的分形维数,并简要分析了大理岩细观结构具有的分形特征。结果表明:大理岩表现出良好的自相似性;其断口的分形维数与破坏载荷之间具有一定的相关性。     

探讨大理岩操作和动态断裂分形模型问题

分析了南岭大理岩的损伤特征，根据脆性损伤理论，得到了南岭大理岩损伤耗散能释放率与损伤变量的关系曲线，与实测曲线符合较好；还建立了南岭大理岩沿晶和穿晶耦合动态断裂的分形模型。     

动载作用下损伤岩体的分形与裂纹扩展的探讨

由于岩石破碎过程非常复杂的,采用当前的动态断裂理论得出的裂纹扩展长度与实测值差异较大.基于分形几何和破坏力学的有关原理,讨论了动荷载作用下,岩体破碎的分形效应以及分形扩展对裂纹扩展速度和动态应力强度因子的影响.根据动态裂纹尖端的应力强度因子与静态应力强度因子的关系,建立了损伤岩体的裂纹扩展与分维数之间的关系,并从理论上对裂纹扩展长度进行了分析和计算.     

探讨大理岩损伤和动态断裂分形模型问题

分析了南岭大理岩的损伤特征 ,根据脆性损伤理论 ,得到了南岭大理岩损伤耗散能释放率与损伤变量的关系曲线 ,与实测曲线符合较好 ;还建立了南岭大理岩沿晶和穿晶耦合动态断裂的分形模形     

断口分形几何在失效分析中的应用

研究了两种材料在不同断裂机制下断口形貌、韧性与分形维数的定量关系．结果表明：分形维数与材料韧性成线性关系．根据失效构件断口的分形维数值可推出失效时材料的韧性、断裂性质,可作为失效原因的定性及定量分析．     

含砖粒再生粗骨料取代率对混凝土断裂性能的影响

为了探究含砖粒再生粗骨料取代天然石料对再生混凝土断裂性能的影响,制作4组不同取代率的再生混凝土梁试件,通过三点弯曲梁试验,研究各组再生混凝土的双K断裂参数、断裂能及延性指数;通过数字图像处理,对试件断面水平投影方向上的粗骨料分布进行量化,并应用差分盒算法提取试件断面分形维数用于表征其粗糙度。结果表明:再生混凝土的各项断裂参数均随含砖粒再生粗骨料取代率的增大而逐渐降低,起裂韧度较失稳韧度更容易受含砖粒再生粗骨料掺入的影响;含砖粒再生粗骨料水平投影面积与混合粗骨料水平投影面积之比可以在一定程度上反映其取代水平;随着取代率增大,试件断面分形维数逐渐降低,且断面分形维数与断裂能有较好的相关性,得出考虑含砖粒再生粗骨料取代率的断裂能与分形维数的回归方程。     

薄型PVC材料断裂痕迹分形维数的研究

用投影及图像处理提取薄型聚氯乙烯（PVC）材料断口的轮廓线,通过改变图像分析仪中观察码尺分辨率的方法研究该材料断裂痕迹的分形特 性,用该方法测定了15条PVC薄片断口轮廓线的分形维数,结果表明：由于加工不当引起脆性断裂的PVC薄片断口具有分形结构,这些材料断裂的分形维数是0．99－1．183。     

切缝尺寸对大理岩动态断裂韧度的影响

切缝尺寸对能否测得有效的岩石动态断裂韧度是一个关键的因素。本文从宏观上探讨了切缝尺寸对大理岩动态断裂韧度的影响 ,并用分形理论从微观上对其进行定量研究 ,获得了满意的结论。图 4,表 1 ,参 4。     

低温岩石冲击破碎分形特征与断口形貌分析

通过霍普金森压杆（SHPB）动态冲击试验，研究负温状态下红砂岩的动态力学性能，分析不同负温对岩石强度性能、分形维数及耗散能的影响，并结合微观断口形貌剖析较低负温下岩石动态力学性能劣化的原因.研究表明，较低的负温会使红砂岩出现"冻伤"，在高应变率加载下岩石会迅速丧失承载能力，动态力学强度急剧下降，这与静载实验中岩石强度随温度降低逐渐增大的趋势有着较大的差异；冻结岩石试件的耗散能W_L与分形维数D呈正相关性，且与宏观破坏特征有着密切的联系，即耗散能越大，岩石破碎越严重，相应分形维数也越大，但分形维数与耗散能的增速比存在阈值；断口形貌分析结果显示，较低的负温会使红砂岩内部组成物质间界面处生成大量裂纹，这些裂纹尖端塑性变形能力差，在高应变率加载下极易失稳扩展发生低应力脆性破坏，而胶结物由于组成矿物成分复杂更易受负温影响，因此在动荷载和负温双重作用下往往是胶结物处先产生破坏，进而引起红砂岩整体破裂.      

岩石破坏过程声发射信号的级频维数特征

为了解岩石损伤变形破坏过程中产生的声发射信号的级频维数特征,利用先进的MTS815岩石力学性能试验系统和PAC的DISP-II声发射仪,对大理岩试样进行了常温下力学性能的实验研究和理论分析,系统地分析了岩石变形破坏过程中的声发射特征及其力学机制.研究结果表明:在同一应力水平下,随着嵌入空间维数m值增大,声发射过程的关联维数也相应增加,而自相似程度随着m值的增大而减弱;级频分形维数随着岩样所受应力的增加呈降低的趋势,试件破坏时级频分形维数达到某一最小值,这体现了岩样破坏前损伤局部化特征.     

使用分形维数对超高强度钢断裂韧性的研究

作者应用分形理论研究了超高强度钢D6AC断口的分形维数DH与断裂韧性的关系,并按测定DH的数字图像法原理,试验得出试样的断裂韧性与分形维数DH成正相关,从物理角度解释了断口分形维数与材料性能之间的关系。可为分形理论拓宽其应用提供基本依据。     

广东省主要活动断裂的分形特征及其与区域历史地震活动的关系

以分形理论为基础,采用网格覆盖法,对广东省主要活动断裂进行分形研究。研究结果表明,广东省内主要活动断裂在分形标度区间12.5~100 km具有较好的统计自相似性,断裂分布的分形维数有效地描述了断裂的空间展布特征,全部断裂分形维数为1.582 3,北东向断裂为1.434 2,北西向断裂为1.115 7和近东西向断裂1.039 4,并且北东向断裂与北西向断裂的分布呈现一定的互补性。结合断裂分形维数等值线与历史地震活动,初步探讨了断裂分形维数与地震活动的耦合关系。     

钨合金的冲击拉伸行为及其本构和断裂判据的表述

利用飞轮式Hopkinson拉杆实验技术对钨质量分数为93% 的钨合金在-50～100℃温度范围、应变率ε=102～10３s-1区间的动态拉伸性态进行了测试，提供了相应的σ-ε曲线和最大拉伸失效应变，并以此为依据建立了该合金动态拉伸行为的本构关系，提出了该合金受动载发生塑性失稳以致发生拉断的判据。利用断口分形分析理论，对试件拉伸断口微观特征所作的分析和对宏观力学性态实验所作的结论给予了有力的支持。     

Charpy示波冲击的载荷—位移曲线与断裂过程分析

通过对16MnR钢和两种焊缝的V形缺口Charpy冲击试验的示波曲线特征参数与断口形貌参数的比较分析,提出了反映冲击试件断裂规律的载荷—位移全曲线及其中断的概念,并用这一概念描述了Charpy试件的宏观断裂过程。     

用能量方法探索测量中等加载速率下大理岩动态起始韧度问题

在开发后的INSTRON试验机上进行湘白玉大理岩动态断裂试验，试验由计算机程序控制，得到了P-LPD、P-t曲线。考虑惯性效应，用能量方法测定了正方形带直切口三点变曲梁湘白玉大理岩试件的动态起始韧度。并用近似方法计算了该试件的临界动应力强度因子。     

用能量方法探索测量中等加载速率下大理岩动态起始韧度问题

在开发后的INSTRON试验机上进行湘白玉大理岩动态断裂试验 ,试验由计算机程序控制 ,得到了P LPD、P t曲线。考虑惯性效应 ,用能量方法测定了正方形带直切口三点变曲梁湘白玉大理岩试件的动态起始韧度 ,并用近似方法计算了该试件的临界动应力强度因子。     

废弃电路板材料断口的分形表征

为研究废弃电路板的破坏机制,采用扫描电镜对6个典型的废弃电路板材料断口进行形貌分析.电路板外观形貌具有自相似性,表现出分形的特征.基于分形理论和计算机图像处理技术,编制计算材料断口形貌计盒分形维数的MATLAB程序.MATLAB计算程序拟合直线的线性度很好,表明电路板材料断口的分形行为显著.6个断口的分形维数不同,表明它们的复杂程度和粗糙度不同.断口3为集成电路中树脂的断口,材料断裂后有一定的凹凸面,并且有缺陷和微孔,故表面形貌最为复杂,分形维数最大,为1.415.断口 2、断口 5和断口 6外观形貌较规则,分形维数较小.断口1和断口4均为硬塑料断口形貌,有河流状花纹,断口1和断口4的表面粗糙度介于断口3与断口 2、断口 5和断口6之间.通过分形维数的计算可知6个断口纹理的粗糙和复杂程度从大到小依次为断口3,1,4,5,2和6,这与人眼观察到的结果基本一致,也进一步说明电路板及其元器件在破坏后,其断口形貌具有分形的特征.     

脉冲载荷影响岩石动态断裂韧性的有限元分析

依据岩石材料的力学性质以及中心裂纹圆盘试件在脆性材料断裂韧度测试方面的优越性,提出了在霍布金森压杆上使用中心裂纹圆盘试件来测试岩石动态断裂韧度的试验方法。利用有限元分析软件,通过对该试验系统的纯Ⅰ型加载情况下的三维动力学有限元计算,系统的分析了加载脉冲上升沿对岩石类材料动态断裂韧度测试的影响。通过比较中心裂纹圆盘试件动态应力强度因子的近场解和远场解,依据有限元分析结果确定动载荷脉冲上升沿时间对岩石动态应力强度因子的影响,从而选择合理的时间值。     

加载方式对大理岩碎块分布影响的试验研究

通过对大理岩的标准岩石试件进行单轴压缩和巴西劈裂试验，探讨了不同加载方式对破坏后岩石碎块分布的影响．结果表明：径向劈裂加载破坏后的大理岩碎块在0．5～20．0mm的粒径范围内是一个分形分布，平均分维数Dt为1．9761．单轴压缩破坏后大理岩的碎块分布存在双重尺度下的自相似分形，在0．1～1．0mm和2．0—40．0mm两个粒径范围内均呈分形分布，其平均分维数Dc1,Dc2分别为2．135 0，1．5499．分维数在一定程度上表现出随抗压强度增加而增加的趋势，但与抗拉强度的关系不明显，这与大理岩的各向异性密切相关．岩样破坏后碎块分布的分维数也是岩样荷载形式的恰当表征，引入岩石破碎过程的等效概率模型，从理论上给予了较好的解释．