地壳演化和变形的非线性动力学:3云南兰坪盆地研究

滇西兰坪盆地是一个重要的中新生代陆相盆地，产有丰富的铅锌铜银矿产资源．综合考虑多因素和多过程的非线性耦合与反馈作用对兰坪盆地的沉降、沉积、岩石渗透性、流体和成矿作用的演化过程进行了数值模拟．随着盆地沉降和地层沉积，盆地的演化是一个复杂的非线性动力学过程，岩石渗透性随时间和空间发生复杂的演化，至主成矿期(喜山期)发育三合洞组、花开佐组、景星组和云龙组等4个高渗透性层位．而成为4个主要成矿层位．岩石与断裂构造的耦合作用可产生高的断裂渗透率，并且不同岩石的断裂渗透率的演化特征存在显著差异，导致成矿受断裂与岩性的耦合控制．由于盆地演化的非线性和非均匀性，导致流体成矿作用只能在最有利的局部层位和局部地段发生。     

岩石细观损伤演化与损伤局部化的数值研究

应用岩石破裂过程分析系统(RFPA^2D)，通过对非均质岩石试样在单轴压缩下损伤演化过程的数值模拟，研究了岩石变形破裂过程中的损伤演化和损伤局部化行为．模拟结果表明岩石的非均匀性及其结构尺度对损伤局部化模式有很大的影响．岩石在压缩条件下的损伤局部化主要有三种模式：平行剪切带，单一剪切带和共轭剪切带．在局部化剪切带出现时，材料所表现出的高度非线性主要是剪切带内的损伤汇合连通滑移引起的，而在剪切带外主要发生弹性卸载回弹作用．岩石应力应变曲线峰值后区的力学响应主要取决于细观单元变形的结构效应，而损伤局部化正是造成应力应变峰后曲线具有尺度效应的原因，非均质岩石的全应力应变曲线不能纯粹地认为是岩石的材料性质．     

地壳演化和变形的非线性动力学:1模型和数值模拟方法

综合考虑多因素和多过程间的耦合与反馈作用,建立了地壳演化与变形的综合的非线性动力学模型.通过建立岩石结构动力学将变形与岩性耦合起来;采用递增应力流变学方法将弹性、塑性、断裂变形结合并与流体和化学耦合起来.采用有限元和改进的Lagrangian方法求解动力学方程组,编写了模拟程序.应用该模型和程序可对不同尺度区域的地壳演化和变形的动力学过程进行1-3维数值模拟,并可应用于很多相关领域的研究.     

基于变形分解与斜向汇聚理论的秦岭--大别造山带构造变形研究

板块汇聚碰撞过程中,常常造成应力矢量与板块边缘的非直交关系,导致平移分量和缩短分量的产生,它们并非不同时期、不同应力场的产物;这种斜向汇聚产生大陆造山带的不对称扇型结构及花状构造,也可能是大陆增生保存的重要形式之一;变形分解作用使得岩石在变形过程中产生纯剪变形分量和单剪变形分量,且不受尺度控制;该理论常被应用于解释造山带尺度的许多构造问题,在秦岭造山带中进行变形分解和板块斜向汇聚研究,有望在理论上有所突破.     

论秦岭佛坪地区隆—滑构造

由基底片麻岩（内核）剥离断层（接合面）及滑覆层状岩系（外壳）构成的佛坪穹隆构造,从其岩石组成,早期的运动学特征,变质变形改造和同位素测年资料综合分析,表明佛坪穹隆可能形成印支期的主造山期前,并受印支期山期褶皱变形和燕山期逆冲,走滑作用的叠加改造,它经历了中元古代－前印支期隆－滑构造形成阶段,而与造山后期变质核杂岩明显不同,在造山带构造演化中具有重要意义,隆－滑构造发生的深部背景是造山带岩圈垂向积增     

岩石细观损伤演化与损伤局部化的数值研究

应用岩石破裂过程分析系统(RFPA2D),通过对非均质岩石试样在单轴压缩下损伤演化过程的数值模拟,研究了岩石变形破裂过程中的损伤演化和损伤局部化行为·模拟结果表明岩石的非均匀性及其结构尺度对损伤局部化模式有很大的影响·岩石在压缩条件下的损伤局部化主要有三种模式:平行剪切带,单一剪切带和共轭剪切带·在局部化剪切带出现时,材料所表现出的高度非线性主要是剪切带内的损伤汇合连通滑移引起的,而在剪切带外主要发生弹性卸载回弹作用·岩石应力应变曲线峰值后区的力学响应主要取决于细观单元变形的结构效应,而损伤局部化正是造成应力应变峰后曲线具有尺度效应的原因,非均质岩石的全应力应变曲线不能纯粹地认为是岩石的材料性...     

熊耳山地区滑脱拆离带的脆韧性转换机制

河南熊耳山地区的滑脱拆离带由浅部到深部为一脆性—脆韧性—韧性的断裂带．浅部盖层由于未遭受高温热液变质作用，所受围压和孔隙压力较小，表现为脆性变形；深部基底遭受了强烈的高温热液变质作用，岩石中赋存汽水流体较多，所受围压也较大，表现为韧性变形；而位于盖层与基底之间的拆离断层则由于高孔隙压力作用降低了部分围压效应，使之位于盖层与基底之间的拆离断层产生了脆韧性变形．这样在不同围压、流体、孔隙压力和高温热液变质作用等因素及构造应力的共同作用下，实现了本地区滑脱拆离带的脆韧性转换     

阿尔泰造山带岩石和矿石的氩同位素研究

通过对新疆阿尔泰造山过程中形成的岩石、矿石样品氩同位素组成的研究,认为阿尔泰造山带的形成与壳幔相互作用有关,造山过程中的地幔脱气现象是存在的。喀拉通克钢镍硫化物矿床的成矿物质主要来自于地幔。可可托海3^*脉伟晶岩型超大型稀有金属矿床的成矿物质及其性超基性岩的母岩浆主要也来自于地幔。而大喀拉苏花岗央分型伟晶岩矿床与库威变质型伟晶岩矿床的成矿物质来自于地壳,将军山天河石花岗岩与富蕴县城附近的含铜石英脉也主要是地壳物质演化的结果。     

压缩荷载作用下脆性岩石弹塑性损伤耦合本构模型研究

在压应力作用下,岩石的塑性变形和损伤演化是相互耦合的。在热动力学基本框架下,建立了一个用于描述在压缩荷载作用下脆性岩石非线性力学行为的弹塑性损伤耦合模型。模型采用基于Drucker-Prager线性屈服准则,并同时考虑损伤软化效应的函数作为加载函数。此外,为反映岩石在压应力作用下体积变形从压缩到膨胀的转化过程,引入非关联的塑性流动方程。基于已有的损伤理论,建立含有塑性剪切应变的损伤准则。通过联立屈服准则和损伤准则的一致性条件,建立塑性和损伤发展的耦合关系。运用建立的模型对不同围压下大岗山辉绿岩的常规三轴压缩试验进行模拟。模拟结果和试验数据具有较好的一致性,表明了模型的合理性和有效性。     

桐柏造山带岩石分形几何学特征及其意义

变质变形岩石中动态重结晶石英颗粒边界分维数是很好的地质温压计,能够恰当地反映岩石的变质变形环境.文章运用分形几何学的方法对桐柏造山带内岩石中动态重结晶石英颗粒进行了研究,探讨其对桐柏山造山带构造变形指示意义.结果显示,桐柏造山带从南到北动态重结晶石英颗粒分维数为1.17-1.29-1.16,反映角闪岩相—绿片岩相—角闪...     

船桥碰撞中桥梁的力学机理及损伤分析

船桥碰撞事故时,船舷对桥墩的冲击力以及由此引起桥墩、墩柱和桩基的动态变形,可以通过大型非线性动态响应分析程序MSC-Dytran有限元数值仿真全程再现。以一艘4万t载重量球鼻船艏与某长江大桥桥梁碰撞为例,演示了数值仿真计算的过程,获得并分析了船桥碰撞力、能量转换以及桩基、承台和塔柱的冲击响应的一般规律和特点,可为桥梁设计、维护和损伤评估等提供理论依据。     

深井套管抗挤强度分析及计算

根据弯曲梁理论,建立了套管柱受非均布外挤压力作用的力学模型;并应用解超静定问题的正则方程和力法准则对该力学模型进行求解,得到了在非均布外挤压力作用下套管圆周上的弯矩、剪力、轴力、应力和位移的分布规律。计算表明,在非均布外挤压力作用下,套管抗挤毁强度大大降低。该力学模型不仅可以解释深井套管挤毁机理,而且可以改进深井套管抗挤强度设计。     

楔横轧展宽段的变形特征与应力应变分析

用ANSYSL/S-DYNA3D软件对楔横轧成形过程进行非线性有限元模拟,得到了轧件展宽段的变形特征及截面上应力应变分布规律.基于上述特征和规律,分析了轧件轴肩部分隆起及端头凹心产生的原因,为深入研究楔横轧的成形机理提供了依据.     

方圆管固定短芯棒拉拔工艺分析

运用非线性有限元软件ABAQUS对ITER计划导体套管成形工艺进行模拟仿真,得到稳定拉拔阶段的等效塑性应变、轴向和径向应力以及接触压力的分布规律,并分析了拉拔力和拉拔成形过程中能量的分布变化.结果表明,采用优化后的工艺参数拉拔成形时可得到套管内外表面质量较好的产品,从而解决了拉拔工艺中材料内径缩孔和裂纹缺陷的问题.     

基于ANSYS的汽车钢板弹簧有限元分析

采用APDL参数化有限元分析技术,对某轻型载货汽车的前钢板弹簧进行参数化建模。应用ANSYS软件的非线性模块,考虑钢板弹簧实际工作过程中的大变形、片间接触和摩擦等多种非线性因素,建立了钢板弹簧的有限元模型,得到了钢板弹簧在不同载荷作用下的变形和应力分布。     

大理岩结构面非线性蠕变损伤本构模型研究

针对锦屏二级水电站地下洞室群围岩富含节理的情况,对主要围岩大理岩进行含软弱夹层的剪切蠕变试验,结果表明在应力水平较低时,蠕变变形主要有瞬时弹性变形和黏弹性变形组成,当应力水平较高时,蠕变变形主要有瞬时弹性变形,黏弹性变形和黏塑性变形组成。在广义开尔文模型基础上增加一非线性项,来描述衰减蠕变阶段和稳定蠕变阶段;根据加速蠕变阶段岩石的损伤特性,选取基于应力水平和时间因素的损伤变量,建立了岩石非线性蠕变损伤本构模型,并通过试验结果对该模型进行参数辨识,验证了该模型的正确性和合理性。然后,分别利用该模型和西原(Nishiharamodel)模型对加速蠕变阶段进行拟合,结果表明提出的模型能很好地描述加速蠕变阶段,克服了西原模型的不足。     

异型管双道次辊挤成型过程的研究

利用大型非线性有限元分析软件对异型管双道次无芯棒辊挤成型过程进行了数值模拟,得到了成型过程中应力与变形的分布和变化情况以及变形后的异型管的断面形状,并通过实验验证了有限元分析的正确性.研究的结果可用于类似生产工艺的分析与设备设计.     

Analysis of surface orange peel of aluminum alloy automobile sheet by using of EBSD and X ray diffraction

The formation cause of orange peel of aluminum-alloy automotive sheet after tensile deformation was analysed by using X-ray diffraction and electron back-scattered diffraction(EBSD).The test results showed that formation cause of surface orange peel after tensile deformation related to product texture and nonuniform deformation during the tensile process.The grain size has significant effect on deformation uniform and texture formation.Coarse grains were easy to produce nonuniform deformation and texture,which would produce surface orange peel after tensile deformation.     

轴对称平面应力大塑性变形问题的解析解

轴对称平面应力的大塑性变形问题是一个复杂的非线性问题；既是物理非线性，又是几何非线性．本文从塑性力学的基本方程出发，采用增量理论导出了该问题的速度方程──一个二阶非线性偏微分方程．通过变量代换进一步给出了该非线性偏微分方程的解析解．并根据具体的边界条件对变形区内应力、应变的分布以及变形高度及其随变形程度变化的规律进行了分析．在小变形条件下，增量理论与全量理论的结果完全一致．本文的结果为分析环形薄板复合成形规律和成形高度提供了理论基础     

硅臂加工误差对微靶装配精度的影响研究

为预测加工误差对微靶装配精度的影响,开展了加工误差对硅臂刚度及应力分布的影响研究. 基于PRO/E逆向工程对实际加工的硅臂样品建模,并搭建实验平台,建立微力与微位移关系的数学模型. 采用仿真与实验相结合的方法,对硅臂存在加工误差与无加工误差的情况下的刚度进行对比,定量预测微靶的装配精度. 研究表明为提高装配精度,必须充分考虑装配力和形位误差形成的非线性误差和非均匀应力场的影响.