岩石宏细观弹塑性损伤破坏对比研究

为了考虑岩石内细观局部塑性变形,基于应变空间理论导出岩石弹塑性损伤增量本构方程,提出了在计算程序中用破坏单元网格消去法清晰模拟裂纹扩展的方法,解决了有限元模拟裂纹的难题,分别从宏观尺度和细观尺度研究了岩石Ⅰ型裂纹弹塑性损伤破坏问题.对比分析表明,宏观尺度研究Ⅰ型裂纹扩展符合断裂力学理论分析;细观尺度研究岩石破坏过程能深入解释细观破坏机理,岩石宏观破坏直接与其内部的细观损伤破坏有关;三维数值模拟破坏过程比二维破坏更为复杂;大理岩偏三点弯曲梁弹塑性损伤破坏数值模拟得到的结果与试验结果较为吻合,验证了新建细观尺度模型模拟岩石破坏问题的合理性.     

岩石破坏全过程的CT细观损伤演化机理动态分析

利用最新研制的与CT机配套的专用加载设备,进行了三轴(单轴)荷载作用下岩石破坏全过程的细观损伤扩展规律的动态CT(Computerized Tomography)试验.得到了在不同荷载作用下岩石从微孔洞被压密到微裂纹萌生、分叉、发展、断裂、破坏直到卸载等各个阶段清晰的CT图像.对得到的CT数等数据进行了分析,给出了应力损伤门槛值,得到损伤扩展的初步规律.     

岩石细观损伤过程的CT动态观测

采用宏观轴向应力与密度损伤增量结合分析岩石纲观损伤演化过程。根据ＣＴ图像可以求得岩石损伤过程中任意应力阶段任意区域岩石密度损伤增量,首次将任意区域岩石压密和扩容定量化。岩石密度损伤增量不仅可以反映岩石损伤程度,而且可以描述岩石损伤演化过程。进一步讨论表明,岩石密度损伤增量场能圆满地刻画岩石细观损伤状态和岩石细观损伤过程。     

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．     

基于岩石细观损伤机制的岩爆机理研究

岩爆是采矿诱发的地震现象，是矿井自然灾害之一。岩爆发生条件与岩石的力学性能有关。岩体中微裂纹的形成、扩展和汇合对岩体的力学性能产生显著影响，可以导致材料的逐渐劣化直至破坏。对于三轴压缩的岩石试件，当侧向应力为拉应力或很小时，其破坏形式主要是徽裂纹的摩擦滑移、自相似平面扩展和弯折扩展。本文基于岩石细观损伤机制，在本构关系中引入损伤效应函数，用于分析圆形洞室的岩爆现象，得到了岩爆发生的临界损伤范围和临界载荷的解析式。结果表明临界损伤范围取决于弹性模量与降模量之比；临界载荷与峰值强度及内摩擦角有关。     

混凝土宏观损伤与细观损伤的结合

提出了能量耗散等效原理，建立了混凝土材料宏观损伤与细观损伤的关系；单轴压缩下，纵向损伤与横向损伤之比为０．１；根据建立的宏观损伤与细观损伤的关系，细观量的演化就可以通过宏观量来反映，易于测量；反之，宏观量的演化又有了细观物理背景     

CT尺度下冻融岩石细观损伤特性分析

为研究冻融环境下岩石细观损伤演化规律,以红砂岩为研究对象,首先进行冻融循环试验,再对经历0次,5次,10次,20次和40次冻融循环的试样进行CT扫描.采用K均值聚类算法实现了扫描图像的二维孔隙识别;通过三维重构再现了红砂岩的冻融破坏模式,确定了试样的有效承载区,在细观层面实现了对岩石冻融损伤的定量分析.结果表明:通过K均值聚类算法确定阈值,可以有效实现CT图像的二值化;三维重构后的模型可以再现红砂岩试样在冻融过程中的损伤模式以及内部孔隙的发育特征;随冻融循环次数的增加,基于有效承载区定义的损伤变量逐渐增大,并与孔隙的发育趋势一致,能有效地反映冻融循环作用下岩石的损伤演化规律,为冻融岩石细观损伤研究提供了一种切实可行的方法.     

岩石变形和破坏力学的基本问题

岩石具有非均匀和各向异性的特征，是非连续介质和复杂的流变体结构。岩石变形和理论可以分成两个基本方向：变形固体的经典力学和位错理论。这些方法用于研究岩石的变形与破坏，取得了较大的成为但均具有局限性。所以，目前不具有真正意义上的岩石力学。建议对岩石的变形过程和破坏必须至少在三个规模构造水平（宏观、细观和微观）上同时加以研究。指出了在研究岩石变形和破坏时平移和旋转是有机相互联系的。变形构造水平所有等级体系随后的演化，正好使破坏在不同规模上形成有次序的发展，直到形成宏观的破坏。这种方法能将变形固体物理学和力学中所得到的结果统一起来用于岩石力学问题的研究。     

Monitoring of frozen soil hydrology in macro-scale in the Qinghai-Xizang Plateau

Monitoring of frozen soil hydrology in macro-scale was performed by Chinese and Japanese scientists from 1997 to 1998. Quality measured data were obtained. Measured data on soil moisture and temperature are preliminarily analyzed. Based on profiles of soil temperature and moisture in individual measured sites, intra-annual freezing and melting process of soil is discussed. Maximum frozen and thawed depths and frozen days in various depths are estimated. The work emphasized the spatial distribution on soil temperature and moisture in macro-scale and the effect of topography on conditions of soil water and heat.     

疲劳载荷下路面的统计损伤和失效研究

从损伤力学的角度出发，基于路面材料应力应变试验曲线建立了反映路面破坏全过程的统计损伤演化模型和统计损伤本构方程，并对路面统计损伤变量进行了合理修正，使之更适合一般情况。同时分析了疲劳过程中路面强度退化情况及疲劳失效条件，得出路面疲劳失效应与路面损伤程度和应力水平两个因素有关。并根据疲劳过程中材料强度退化的事实及其规律，提出了随机载荷下路面的疲劳失效概率计算思路。以此为路面的预测和评价，及优化养护决策，使之获得更好的使用价值和经济效果提供参考。     

结构动力弹塑性分析地震波的选取原则

总结分析国内外地震波研究成果,结合中国相关规范,提出地震波选取原则:根据结构动力特性、反应谱曲线初选地震波,对结构进行弹性时程分析;然后对其分析结果依据振型分解反应谱法基底剪力的"下限"要求以及波的离散性筛选地震波,确定动力弹塑性时程分析的地震波;最后对弹塑性分析计算过程及结果进行分析判断,确保分析结果真实可靠.理论分析和具体工程实例表明,利用这一原则选取地震波,概念比较清晰,实施相对简单,有利于在结构动力弹塑性分析过程中迅速选择合适的地震波.     

Influence of Damage Evolution on the Failure Surface of Concrete

0 IntroductionTihse a f agilruardeu aolf pcroonccerseste wshuibcjhec itsed ditfofe ernenvitr ofrnommentthale afcatiilounrespatternin general strengthtest .The change of material statescaused by the damage evolution will affect the concretestrengthin a certain kind of concrete.For years ,domestic studies have focused on the effect ofabominable environmental factors on mechanical property ofconcrete,and have resulted in some achievements[1-12]. Thestudies of some current research results reveal …     

岩石变形破坏全过程的概率损伤方法研究

从岩石内部裂隙、空洞和界面等缺陷的随机性分布特征出发,基于反映岩石内部缺陷的微元强度服从随机分布的概念,并基于Drucker-Prager岩石破坏准则,提出了岩石微元强度的表示方法.利用岩石微元强度服从Weibull与正态分布的特性,分别建立了反映岩石变形破坏全过程的损伤概率本构模型,试验结果表明所提出的两种模型均具有明显的合理性与优越性.图1,参10.     

基于Ottosen破坏准则的混凝土结构损伤定量预测

城市地铁隧道下穿建筑物时,建筑物沉降的控制标准一直是难以解决的基本问题。结合青岛地铁隧道下穿建筑物的工程实践,首先以地表沉降实测数据为基础,利用随机介质理论方法反分析地表移动参数,包括沉降槽影响范围以及断面收缩率;并利用所得的参数对下穿建筑物的沉降进行预测。其次,基于Ottosen和过-王两种混凝土破坏准则,推导了适用于混凝土材料的屈服接近度模型。通过有限元计算,得到了建筑结构在沉降影响下的应力分布情况,结合Ottosen和过-王破坏准则的屈服接近度函数得出了建筑结构的损伤分布范围和演化情况。由此实现了对不同沉降量影响下建筑结构开裂损伤的量化评估与控制。研究结果表明:利用计算方法预测的建筑结构开裂损伤分布情况及演化情况,对地铁隧道穿越建筑物现场施工控制标准的制定具有重要的参考价值。     

冻融循环下混凝土细观结构演化及力学损伤特性研究进展

周期性冻融循环会对季冻区混凝土材料的细观结构产生不可逆损伤,进而劣化其承载能力与耐久性能。混凝土的冻融破坏本质上是内部孔/裂隙等初始缺陷在周期性冻胀力的作用下发生的疲劳损伤累积。因此,开展冻融循环条件下混凝土材料细观结构损伤演化特性的研究对于评估寒区在役混凝土结构的安全性具有重要的意义。围绕冻融循环条件下混凝土细观结构演化及力学损伤特性两个核心内容,针对混凝土细观结构获取与表征技术、混凝土冻融循环室内物理试验与数值模拟方法,以及混凝土力学损伤特性与耐久性评估等方面的研究现状进行了系统的总结与分析。传统的冻融研究主要集中于宏观尺度下混凝土局部损伤演化,从细观尺度入手,研究了冻融循环下混凝土细观结构演化与力学损伤特性,有助于更加深入地了解宏观力学性能与耐久性劣化背后的冻融破坏机制与初始孔/裂隙缺陷扩展-聚并-贯通的发展规律。在此基础上,建立考虑冻融参数的细观结构演化与宏观损伤特性之间的内在联系,实现冻融环境下混凝土材料宏观物理力学特性的准确分析。为寒区工程结构服役期的损伤特性识别、稳定性与耐久性分析提供参考。     

基于MIDAS/GEN高层建筑结构静力弹塑性分析

文章对静力弹塑性分析(push-over方法)的基本原理及实现步骤进行了简要的介绍;应用大型有限元软件MIDAS/GEN 空间结构程序对一个21层框架-剪力墙结构进行了静力弹塑性分析和抗震性能评价;结果表明,该方法可从层间位移角、塑性铰分布及变形等方面对结构进行综合的量化评价,并能揭示出结构在罕遇地震作用下的薄弱环节,是实现基于性能设计的有效方法.     

岩石统计损伤本构模型与试验

基于Mohr-Coulomb破坏准则以及岩石微元强度服从Weibull函数随机分布假设,通过有效应力原理引入孔隙水压力,构建了新的统计损伤本构模型,该模型可以考虑孔隙体积变化和损伤阀值的影响。此外,提出了一种新的岩石微元强度计算方法。为使模型参数具有明确的物理意义,采用应力~应变曲线峰值点强度确定模型参数m和F0。采用砂岩常规三轴压缩试验对本构模型的合理性进行验证,并在此基础上,分析岩石损伤演化、孔隙率变化规律,探讨围压对模型参数的影响。结果表明,该模型能够较好地反映岩石三轴应力~应变关系。