考虑节理面法向蠕变的节理岩体蠕变模型

采用Fish语言对FLAC3D软件中的Interface单元进行修正,将Interface单元的法向刚度和切向刚度转化为时间的蠕变函数,便可得到在数值分析中考虑节理面法向蠕变的节理岩体蠕变模型.计算结果表明:节理岩体的单轴蠕变量随着节理面间距的增大而减小;当节理面的倾角小于45°时,节理岩体单轴蠕变量随着节理面倾角的增大而增大,但当节理面倾角大于45°时,轴向蠕变量反而随着节理面倾角的增大而减小;若固定节理面的切向蠕变参数,增加其法向蠕变参数,则节理岩体的轴向蠕变量也会随之减小.     

裂纹转子振动特性的研究

基于所建立的开闭裂纹转子系统的非线性动力学模型 ,对裂纹转子在不同裂纹深度下的振动特性进行了研究 ,在同时考虑转轴在平行裂纹方向与垂直裂纹方向的刚度随裂纹深度的变化的情况下 ,用数值方法计算了开闭裂纹转子系统在不同裂纹深度时的频谱和幅频图。结果表明 ,随裂纹深度的加深 ,转子的振动特性出现了较大的变化 ,由于裂纹的存在使其显示出特殊的动力学特性 ,为工程上转子裂纹的诊断提供了依据     

拉丝过程中的缺陷模拟及其在拉拔工艺优化中的应用

模拟了无缺陷时盘条在高形变区的应力场分布,说明了芯部人字形裂纹形成的机理.然后针对芯部圆盘状裂纹提出轴对称计算模型,基于此计算模型研究模具顶角、摩擦系数等工艺参数对形变区内裂纹尖端应力场分布的影响,得出随着拉丝模具顶角的增大和摩擦系数的减小,裂纹尖端应力集中区域与拉丝轴之间的夹角变小,即形成笔尖状断口的斜角变大,笔尖变得更细长.最后定量研究了模具顶角、摩擦系数、裂纹尺寸对J积分的影响.结果表明:随着裂纹尺寸的增加、模具顶角的增大和摩擦系数的增大,J积分值随之增大;在摩擦系数为0.1时,对于相同尺寸的裂纹,J积分值随着模具顶角的减小而减小,当达到模具顶角8°后,J积分值变化较小,趋于一定值.研究结果应用于拉丝工艺优化,为进一步改进工艺提出了指导性建议.     

具有横向裂纹转轴弯曲刚度计算的边界元法

转轴上产生横向裂纹后,局部刚度削弱,柔度增加.旋转时,裂纹截面所受合力与开口方向之间的夹角不断变化,引起裂纹的开闭效应,裂纹附近局部柔度也随之发生变化.本文采用边界元法计算不同裂纹开口方向的柔度,并得到转轴弯曲刚度增量△k 随裂纹开口方向变化的曲线及其前五次简谐分量的系数.它是裂纹转子轴承系统动力特性理论研究的基础。     

含裂纹碳纳米管轴压性能的分子动力学模拟

基于分子动力学方法,采用AIREBO势函数,研究了含裂纹扶手椅型碳纳米管的轴压性能.分析了裂纹尺寸、管长变化对含裂纹碳纳米管轴压性能的影响,得到了相应的应力-应变曲线、势能变化曲线及轴压过程中的典型变形形态.研究结果表明:随着裂纹尺寸增加,不同裂纹倾角碳纳米管的临界屈曲强度均降低;对于裂纹倾角为90°的碳纳米管,在轴压荷载作用下,裂纹区域内凹,并呈现一定程度的错位现象;对于裂纹倾角为30°的碳纳米管,随着荷载增加,裂纹附近区域出现凹陷,在裂纹的上下边缘出现扭曲;对于含两种不同倾角裂纹的碳纳米管,在整个轴压过程中,裂纹附近区域的凹陷不再会发生回弹;随着管长增加,碳纳米管轴向承载力减小.     

三轴应力作用下岩盐溶解特性试验分析

岩盐地下储备库是能源储备重要方式。三轴应力作用下岩盐溶解特性的研究,为岩盐地下储库水溶造腔的形状控制、安全建设等提供理论基础。运用三轴岩盐溶解试验机进行了岩盐试样在三轴应力作用下溶解特性试验,研究发现在应力作用下岩盐溶解特性发生显著变化。计算分析了岩盐试样通水孔壁处应力与试样外部载荷轴压和围压的关系,运用等效应力描述通水孔壁处应力分布情况。采用多组围压条件下三轴应力和溶解耦合试验,分析了不同围压条件下岩盐溶解速率与等效应力之间的关系。研究结果表明,岩盐溶解速率随着等效应力的增大先缓慢减小,随之降到最低点,然后又随着等效应力的增加而迅速增大。三轴应力对岩盐溶解速率的影响主要是由于岩盐试样在三轴应力加载过程中造成试样内部裂纹发育及溶蚀面积的变化,在弹性阶段时溶蚀面积减小(裂纹闭合),溶解速率降低,而在塑形阶段时溶蚀面积增大(裂纹发育),溶解速率升高。     

多齿根裂纹对齿轮传动时变啮合刚度的影响

时变啮合刚度是影响齿轮传动振动特性的重要参数,常用于基于振动的齿轮传动裂纹诊断。为深入研究齿轮裂纹诊断问题,旨在研究齿根裂纹对齿轮传动装置时变啮合刚度的影响。首先,基于齿轮所受转矩和啮合齿轮转角变形量,推导出齿轮传动装置的时变啮合刚度理论模型。然后,以渐开线标准直齿圆柱齿轮为对象,建立含齿根裂纹齿轮传动副有限元模型,提出基于有限元方法的齿轮传动时变啮合刚度计算方法。最后,通过数值算例讨论了一个啮合周期内齿根裂纹对单对轮齿啮合和两对轮齿啮合时啮合刚度的影响。结果表明,两对轮齿啮合时,双裂纹参与啮合不仅降低啮合刚度,而且远大于单裂纹对啮合刚度的影响;与单裂纹参与啮合相比,随着双裂纹的裂纹深度增加,啮合刚度的下降率增大;增加裂纹深度时,两对轮齿啮合时啮合刚度峰值与单裂纹单对齿啮合时啮合刚度峰值的差距缩小;组合裂纹参数下两对轮齿啮合时,因为轮齿参与啮合顺序不同,裂纹深度对齿轮啮合刚度的影响明显不同。研究结论可为基于振动特性的含多裂纹的齿轮传动裂纹诊断提供理论支撑。     

含孔洞-双裂隙红砂岩宏细观损伤特征数值试验研究

为研究含孔洞-裂隙缺陷岩石损伤的宏细观特征,利用颗粒流程序PFC^2D,对不同裂隙倾角、裂隙开度的红砂岩试样进行了单轴压缩数值试验,分析了不同类型缺陷试样的峰值强度、弹性模量、声发射特征、裂纹扩展特征随裂隙倾角及裂隙开度的变化情况。试验结果表明：砂岩的峰值强度和弹性模量与裂隙倾角间具有正相关关系,而裂隙开度的增加对试样峰值强度和弹性模量影响较小;随着裂隙倾角的增大,声发射累计振铃计数呈现前期缓慢减少、后期迅速增大的变化趋势;随着裂隙开度的增大,声发射累计振铃计数呈现先减小后增加再减小的变化趋势;随着裂隙倾角的增加剪切裂纹数量逐渐增加至与拉伸裂纹相近,破裂模式也由拉伸破坏变为拉剪混合破坏;不同开度砂岩破裂模式均为拉伸破坏;当裂隙倾角水平或垂直时,仅有一条裂隙参与主裂纹的形成;当裂隙倾角非水平或非垂直时,两裂隙之间产生崩落区,且均参与主裂纹的形成;随着裂隙开度的增大砂岩试样的破碎程度逐渐增大,除裂隙开度为1 mm时因开度太小导致裂隙闭合未形成崩落区外,其余试样均产生崩落区,且崩落区范围逐渐增大,4种开度砂岩裂隙均参与主裂纹的形成。     

呼吸型裂纹梁的非线性振动

基于梁裂纹在动静力荷载作用下的弯矩-转角曲线,考虑裂纹开闭状态的过渡效应,建立了一种新的呼吸裂纹的瞬变刚度扭转弹簧模型,给出了具有任意裂纹数目梁瞬时模态的统一显式表达式,以及一种呼吸裂纹梁非线性动力响应的近似计算方法.数值分析了含单条呼吸裂纹简支梁的自由振动以及双裂纹悬臂梁在简谐荷载作用下的动力响应.结果表明:该裂纹等效瞬变刚度扭转弹簧模型可较好地描述裂纹的开闭合过程,裂纹梁的瞬时频率介于完全开裂纹梁和完全闭合裂纹梁的自振频率之间,并逐步趋于常数;同时,裂纹的开闭状态以及裂纹所处的梁上下表面位置对裂纹梁的非线性动力响应有显著影响.     

拉、压剪作用下煤岩不等长共线裂纹相互作用

为研究天然煤岩体中的裂纹相互作用规律,采用Kachanov法,推导了拉剪不等长共线裂纹和单轴受压滑动闭合裂纹的应力强度因子表达式,分析了裂纹长度,裂纹间距和倾角等几何参数对共线裂纹相互作用的影响.研究结果表明:当裂纹间距增大到一条裂纹长度时,该裂纹对另一裂纹的应力强度因子几乎不产生影响;当小裂纹长度小于裂纹间距时,其对大裂纹的起裂基本无影响;当大裂纹长度大于裂纹间距时,开始影响小裂纹的起裂.     

转子系统常开裂纹故障信息提取方法的研究

针对由于横向常开裂纹引起的裂纹故障转子系统,根据Paris理论,运用由应力强度因子及应变能密度函数推导得到的裂纹柔度系数矩阵,建立了裂纹转子系统动力学模型.由于含有横向裂纹故障的转子系统的刚度矩阵会发生相应变化,因此,在已知柔度系数矩阵的基础上,通过对比无故障转子系统与裂纹转子系统的动力学方程,可以推导出裂纹转子系统的剩余量动力学方程.分析裂纹所在轴段两端的受力情况,结合剩余量动力学方程,从振动信号中提取出常开裂纹发生的位置及裂纹深度信息.结果表明,本文运用的常开裂纹信息提取方法理论上只需要采集两个不同转速下,三个节点的振动信号进行诊断分析,简便可行,并可为转子系统、悬臂梁、桁架结构等常开裂纹故障诊断提供一定的理论依据.     

基于扩展有限元的混凝土重力坝水力劈裂分析

利用扩展有限单元法在求解不连续问题上的独有优势,在裂纹面以水压力方式模拟水力劈裂荷载,以解决裂纹扩展时涉及裂纹面非线性和移动边界问题.针对某待建混凝土重力坝,通过ABAQUS软件建立黏聚力裂纹扩展模型模拟水力劈裂,采用上游超载静水压力模拟高水压作用,研究不同裂纹长度、角度及裂纹面水压力对裂纹扩展的影响.结果表明:在相同...     

基于电阻率的混凝土裂缝测量方法

基于四探针电阻率测量技术,依据试验测得的混凝土表观电阻率变化确定裂缝位置.在考虑到干燥环境、潮湿环境和输入电流方向对裂缝导电能力影响的前提下,采用数值模拟技术探讨了表观电阻率随裂缝深度的变化规律,并将实际裂缝简化为等效裂缝,进而提出裂缝等效电路和等效电阻的方法,研究了表观电阻率与裂缝密实度的关系.结果表明,依据电阻率测量方法可以准确地找出裂缝位置,裂缝深度和密实度与表观电阻率变化有较好的相关性;在干燥环境下,输入电流方向垂直于裂缝时表观电阻率随着裂缝深度或裂缝等效电阻率的增加而增大,输入电流方向平行于裂缝时表观电阻率随裂缝深度或裂缝等效电阻率的增加而减小;在潮湿环境下,输入电流方向垂直于裂缝时表观电阻率不随裂缝深度或裂缝等效电阻率的变化而改变,输入电流方向平行于裂缝时表观电阻率随裂缝深度或裂缝等效电阻率的增加而减小.     

含横向裂纹的转动轴的振动基频分析

利用等效线弹簧模型近似计算了含裂纹转动轴的自由振动基频。裂纹轴的横向位移看成是由无裂纹轴的横向位移和由裂纹引起的附加位移的叠加。具体讨论了裂纹深度、裂纹所处的位置以及裂纹角对轴自由振动基频的影响,其结果与实际情况吻合。     

裂纹长度对裂隙岩体力学特性及破坏模式的影响

采用伺服控制岩石力学试验机对水泥砂浆材料制备的类岩石试件进行单轴加载,利用颗粒流离散元软件对岩体进行单轴加载数值模拟试验,研究不同预制裂纹长度下裂隙试件的力学特征及破坏规律.结果表明:随着裂纹长度的增加,裂隙试件的峰值强度、峰值应变和弹性模量均减小,裂隙模型脆性减弱,延性增强,且随着裂纹长度的增加,弹性模量的降幅逐渐增大,敏感度增强;引入强度劣化系数来定量分析裂隙试件的劣化特征,当裂纹长度从10 mm增加到15 mm时,劣化系数增长迅速,试件强度下跌明显,强度敏感度最大;裂纹长度影响裂隙试件的最终破坏模式,在0°原生裂纹下,随着裂纹长度的增加,裂隙试件的破坏模式由剪切破坏为主变为剪切、张拉复合破坏再转化为出现宏观裂纹的张拉破坏.     

钢筋混凝土结构裂缝损伤状态模型建模方法与分析

提出了一种钢筋混凝土(RC)结构裂缝损伤状态模型的有限元建模方法.基于弥散裂缝数值模型,采用ANSYS中APDL实体建模技术,通过调控单元应力应变关系矩阵来模拟裂缝开裂后的力学行为,建立钢筋混凝土结构在含有稳定裂缝损伤情况下的状态模型.作为数值算例,分析了钢筋混凝土简支梁在不同开裂状态、不同开裂位置和多种阻尼工况下的静动力特性.结果表明,混凝土首次开裂对结构静动力特性影响最大,已有裂缝的张开闭合对结构的影响较小.简支梁的不利开裂位置集中在荷载响应较大的支座和跨中附近,以支座处最为不利.阻尼削弱钢筋混凝土梁的动态响应,对结构影响机理复杂,非线性明显.上述分析验证了该裂缝损伤状态模型建模方法的合理性和有效性.     

综框运动规律的研究

本文从综框运动的开口角与闭口角不相等情况出发,提出了综框的"直线与余弦曲线组合加速运动"规律及"修正梯形加速运动"规律,推导了它们的运动学公式,分析了它们的使用范围,并与三段正弦曲线组合加速运动规律进行了比较、分析.推荐采用直线与余弦曲线组合加速运动规律及修正梯形加速运动规律.并指出这些运动规律不仅适合于开口角与闭口角不相等的情况,也适合于开口角与闭口角相等的情况,因此根据这些公式编出的计算程序具有广泛的适用性.     

裂纹转子的振动特性与裂纹参数识别

基于Euler-Bernoulli理论和局部柔度理论，给出了停机状态单一开裂纹转子的连续模型．数值仿真研究了裂纹深度和裂纹位置对转子固有频率以及振型的影响，并提出了利用固有频率和振型识别裂纹参数的方法，仿真算例验证了该方法的有效性和可行性．     

旋转机械转轴裂纹损伤故障研究进展

综述了近年来旋转机械转轴裂纹损伤故障诊断研究的主要成果和发展前景。首先,对旋转机械转子系统转轴裂纹损伤非线性特性的研究方法、裂纹刚度模型和非线性动力学特性问题的国内外研究现状进行了概述。在此基础上,指出了目前旋转机械转轴裂纹损伤故障问题研究尚待解决的问题,并对今后的发展趋势进行了展望。