基于PFC 2D的含节理岩体单轴压缩数值模拟

基于颗粒流方法模拟含节理岩体的单轴压缩破坏过程,并对不同节理倾角的岩体进行单轴压缩数值模拟,研究不同节理倾角岩体的裂纹扩展路径、破坏形式以及强度变化规律。结果表明:(1)在单轴压缩破坏过程中,岩体节理倾角不同,裂纹扩展与最终破坏形态不同,但破坏过程基本一致;(2)当节理倾角从0°到90°的变化过程中,抗压强度随节理倾角的增大先减小后增加,总体呈"U"型分布规律,并在倾角为60°时达最小值。     

聚能射流作用下固井水泥裂纹特征实验研究

针对射孔完井作业中水泥环完整性失效,导致后续压裂过程中出现环空窜流的问题,通过柱形靶射孔实验模拟射孔弹对井筒的侵彻过程,借助数码显微镜与Nano Measurer软件对射孔后水泥石的裂纹特征及分布情况进行了显微观察分析,同时研究了水泥养护前浆体密度、射孔弹药型罩直径及地层围压等参数对射孔段水泥环裂纹特征的影响规律。结果表明:水泥第一界面受到射孔冲击后损伤程度明显大于第二界面,第一界面水泥石主要产生了3种裂纹:宏观主裂纹、螺旋状裂纹和径向微裂纹,且裂纹数量在孔道周围和靶体边缘较多。浆体密度的增加使得固井水泥第一界面裂纹数量和平均宽度均逐渐减小。射孔弹药型罩直径主要影响孔道周围螺旋裂纹数量。围压则主要影响水泥边缘径向裂纹数量。     

PVD薄膜传感器的振动疲劳裂纹监测可行性研究

为确定将离子镀膜技术制备的物理气相沉积(PVD)薄膜传感器用于监测振动疲劳裂纹的可行性,开展了以PVD薄膜传感器和2A12-T4铝合金试验件为对象的研究。通过有限元仿真分析确定了试验件易产生裂纹的位置,并通过离子镀膜技术完成了PVD薄膜传感器的制备。对比了不同表面处理状态试验件的共振频率与振动幅值的变化和疲劳强度,应用显著性分析方法分析了制备PVD薄膜传感器的过程对基体振动响应特性的影响。使用逐步加载法对不同表面处理状态的试验件进行了振动疲劳试验,并对其疲劳强度进行了对比。进行了2A12-T4铝合金试验件的振动疲劳裂纹初步监测试验,对制备有PVD薄膜的试验件的指定点电位差进行了测量。研究结果表明:PVD薄膜传感器的制备过程不会对基体振动响应特性和振动疲劳性能产生不利影响;PVD薄膜传感器与基体具有良好的损伤一致性;PVD薄膜传感器适用于普通基体的振动疲劳裂纹监测。     

CFRP/AA6061缠绕组合薄壁结构轴向压溃仿真方法

采用LSDYNA软件建立碳纤维复合材料缠绕在铝合金管外壁组合而成的CFRP/AA6061组合管的模型,对压溃仿真方法进行研究.采用MAT54和MAT123材料模型分别模拟CFRP和AA6061的本构关系,采用参数校准的方法确定CFRP与AA6061的连接界面法向失效应力和切向失效应力,并采用tiebreak接触定义界面.对不同纤维铺层角度的组合结构进行了压溃试验和仿真模型验证.结果表明,该仿真模型精度较高,对[0/90]₃和[90]₆铺层组合管的峰值载荷仿真误差分别为8%和11.2%,均值载荷误差分别为8.7%和6.7%,仿真结果较准确地再现了压溃过程中的峰值载荷和均值载荷,该仿真模型可用于CFRP/金属组合薄壁结构的压溃试验与仿真研究.      

TB5钛合金板试件疲劳破坏过程的宏微观跨尺度数值模拟

为了研究TB5钛合金板试件从微观初始缺陷到宏观疲劳断裂全过程中的跨尺度数值模拟问题,以约束应力表征材料的疲劳损伤度,以约束应力区裂纹模型描述材料从微观到宏观的疲劳破坏过程,以应变能密度因子作为宏微观跨尺度疲劳裂纹扩张的控制参量,发展了一种宏微观跨尺度疲劳破坏过程的数值模拟方法。在该模型中,可通过疲劳源处材料初始缺陷大小和3个尺度效应函数来表征材料微观因素对疲劳破坏过程的影响。对TB5钛合金光滑板试件(应力集中系数Kt=1)和含切口板试件(Kt=3)进行了数值模拟计算,结果表明,计算S-N曲线与试验S-N曲线能够精准吻合。通过考虑微观效应,其疲劳寿命试验数据的离散性也可由模型计算结果得以体现。     

环保型裂缝修复材料对混凝土抗碳化性能的影响

混凝土碳化会导致混凝土中的钢筋脱钝,从而引起钢筋锈蚀,最终影响到混凝土结构的耐久性。该文对环保型裂缝修复材料处理试件进行了抗碳化性能试验。试验结果表明：相比普通混凝土试件,ECRM处理后试件的碳化深度减小,且混凝土碳化速率提前出现下降趋势,ECRM能有效增强混凝土的抗碳化能力。     

基于裂纹扩展的两级加载下的疲劳-蠕变寿命预测

取加载一个周期内拉应力作用下的应变能密度增量为材料的损伤变量,由迟滞回线所围面积导出了该损伤变量的计算式;依据材料被损伤会使裂纹扩展,裂纹的扩展会导致试件发生断裂的事实,以J积分为裂纹扩展的控制参量,将裂纹扩展看作纯疲劳损伤与蠕变损伤二者共同的贡献,考虑疲劳-蠕变的交互作用,导出了在两级应力加载下的疲劳-蠕变寿命的表达式;该表达式与加载的波形、材料的疲劳-蠕变速率相关。应用该表达式对316L钢在550℃两级应力梯形波加载下的疲劳-蠕变寿命进行了预测,预测值在1.5倍误差因子以内,预测精度较高。