混凝土裂纹体的裂纹延迟失稳扩展

为对混凝土构筑物的裂纹延迟失稳扩展现象进行严格的理论论证以更深刻地理解它,基于整体能量平衡和裂纹前缘双重衰坏区的概念,建立了裂纹失稳扩展孕育期的理论。将混凝土构筑物视为由一个弹簧和一个Kelvin模型串联而成的三元流变模型表征的标准线性固体,分析了裂纹扩展期间发生的能量耗散和能量释放率G_1。在裂纹失稳扩展的孕育期,外衰坏区的整体特性是初级蠕变的而不是弹性的或瞬时塑性的形变,内衰坏区则随时间而发展二级蠕变。引人C*一积分的定义,并从而推导出用以解释孕育期间裂纹尖端附近整个衰坏区形变特性的特征时间和长度。其次,得到另外一些重要结论如下: 1 为正确对待混凝土构筑物的断裂,应将它看作是一个具有记忆的历史过程、一个具有耗散能的热力学不可逆过程。因此,通常的局部能量平衡方程不再能做为设立的整体能量平衡方程的推论而得到。2 将混凝土视作为标准线性体,其应变能释放率可分成两部分,一部分表明迟滞弹性效应,另一部分表明粘性流效应。所以,裂纹扩展时能量耗散,并且裂纹的形成是不可逆的。3 混凝土裂纹体的G-判据与K-判据间的关系是时间相依的。在恒载条件下,它的能量释放量随时间而增长到一个较高的极限值,从而存在裂纹延迟失稳扩展的临界裂纹尺寸。4 混凝土构筑物的断裂过程中,裂纹失稳扩展前是存在亚临界扩展阶段的,它显现与否取决于所施应力水平。在此阶段,虽然外载保持固定,但裂纹仍随载荷持续时间而缓慢增长,所以裂纹前缘的应力场也是时间的函数。5 在裂纹失稳扩展的孕育期,裂纹尖端的外衰坏区呈初级蠕变变形.而内衰坏区随时间发展着二级蠕变。在长时间后,整个衰坏区的蠕变发展。裂纹尖端应力场可由包括C*的方程(44)给出,而C*与载荷参数有关。6 用以说明裂纹尖端附近整个衰坏区变形特性的特征时间,可从衰坏区蠕变应变集中的“短时间”与整个衰坏区蠕变从初级发展到二级而三级蠕变的“长时间”之间的差推导出。本文研究成果解释了某单支墩大头坝在蓄水8年后原有约3米长的浅裂纹突然失稳扩展成深达50米左右深裂纹的成因。     

裂纹的延迟失稳

本文提出了粘弹性裂纹体的延迟失稳理论。给出了裂纹体临界平衡的条件以及该平衡失去稳定的条件。推荐了描述工程粘弹性材料的若干流变模型。提出了确定裂纹延迟失稳临界载荷或临界裂纹尺寸或临界时间的一种有效方法。文中还给出了本理论与实验结果的比较。     

疲劳裂纹扩展过载延迟效应微观机理的研究

应用自制的扫描电镜加载台,对60Si_2Mn弹簧钢过载后疲劳裂纹扩展的延迟效应进行了扫描电镜的直接观察.分析和讨论了延迟效应的微观机理.结果表明,拉伸过载引起的裂尖钝化及裂纹扩展方向的偏转都会导致延迟效应。     

单支墩大头坝初始表面裂纹形成的热流变断裂学研究(英文)

本文从对裂纹扩展过程中流变与耗散现象的大量观察与研究,根据非局部场理论,导出了裂纹体在裂纹扩展过程中的热力平衡方程,为更加精确地描述裂纹扩展问题提供了理论基础;同时指出,在裂扩展过程中局部质量、动量、动量矩和能量均不守恒,并给Griffith表面能以新的定义。将单支墩大头坝初始表面裂纹的形成与扩展视为不可逆热力学过程,在不可逆过程必然伴有熵产生的原则下,引入了一个耗散势函数,通过对裂纹扩展过程中Clausius非补偿热和耗散势函数的研究,重新建立了断裂判据;在适当地引入裂纹系统偏离平衡态的距离之后,可导出经典的屈服、强度和断裂理论中的各种判据;同时,通过耗散势函数,把流变、断裂和不可逆过程有机地结合起来了,形成了统一的流变断裂学。最后,将大坝混凝土定义为热流记忆性材料,依试验和实测数据,采用本文给出的热流变断裂学研究,对单支墩大头坝初始表面裂纹的形成进行了计算,其结果与现场观测基本一致,为单支墩大头坝的设计提供了进一步改进的依据。     

应力腐蚀裂纹扩展的研究

依据非平衡态热力学和非线性断裂力学基本平衡定律,建立了应力腐蚀裂纹扩展的起裂判据、控制方程及失稳条件,研究了介质浓度对应力腐蚀裂纹扩展的影响,并通过慢应变速率实验得到了验证。     

考虑裂尖损伤的粘弹性裂纹扩展规律

本文根据作者1在对聚合物断裂破坏过程的实验观测基础上，应用连续损伤力学的基本观点和方法所建立的裂纹尖端破坏模型，研究了考虑裂尖损伤的粘弹性裂纹扩展规律，讨论了以损伤演化和裂纹扩展行为构成的聚合物材料破坏的全过程，并在理论分析的基础上，具体计算了某种聚合物在恒定载荷作用下的裂纹扩展行为，预期的理论结果与实验值吻合的较好．     

尾矿坝外坡比对漫顶逐渐溃坝的影响研究

为了研究尾矿坝外坡比对均质尾矿坝溃坝过程的影响,在概括了溃决过程的基础上,利用了坝坡冲刷计算模型、溃口扩展计算模型,形成了用于探讨尾矿坝外坡比在漫顶逐渐溃坝过程中对坝坡和溃口影响的数值计算方法,并用溃坝案例验证了计算方法的可行性.结果表明,坝体外坡比的大小对均质尾矿坝溃口出流浑水冲蚀下游坝体的规律有明显影响,尾矿坝外坡比越大,溃口扩展越快,其临界起动流速越小,冲蚀率越大,下游坝体受侵蚀破坏的严重程度越大.因此,在尾矿坝施工过程中要严格按照设计的坡比,确保下游坝体具备一定的抵抗冲蚀的能力.     

论裂纹扩展过程中的流变与耗散现象（Ⅰ）

根据裂纹扩展过程中的流变与耗散现象,建立了裂纹扩展期间裂纹体的热力学平衡方程,并依局部场论探讨了局部化剩余的意义。然后,我们把裂纹扩展问题转化为含有质量流源的一个扩散运动问题,并应用内部体力场来研究裂纹扩展力。引入外部热汇,我们把能量耗散问题转化为一个热传导问题。令Clau-sius非补偿热为非负值,建立了裂纹扩展过程中的广义熵不等式,引入耗散势函数,使该不等式转化为某一泛函的可积微分不等式,从而得到它的完全解。只有纵观裂纹扩展的全部历史,才能确定裂纹扩展特性,为此采用Lyapounov函数型的记忆泛函描述全过程,将此全过程分为孕育期、稳定扩展期及失稳扩展期,并给出各个时期的相应判据。本文提出,裂纹体的裂纹扩展过程是: 1 非平衡态不可逆热力学的相容过程; 2 动量不守恒而能量亦耗散的过程; 3 伴有热源汇的非纯粹力学过程; 4 具有衰退记忆的历史延拓过程; 5 微观动力学可逆与宏观热力学不可逆之间的互补过程。     

多晶体内疲劳裂纹的多尺度扩展模型

为了研究多晶体材料中张开型疲劳裂纹的扩展行为,以计算CAE软件ABAQUS为分析平台,以扩展有限元方法为仿真研究手段,进行疲劳裂纹扩展行为的仿真研究,并对裂纹扩展区域进行多尺度分析。研究基于静力分析与低周疲劳分析相结合的方法,建立了一种新的疲劳裂纹扩展行为预测模型。数值模拟结果表明:由该模型模拟疲劳裂纹裂尖的钝化-扩展-进一步钝化-进一步扩展的过程符合疲劳裂纹的实际扩展过程。     

U型切口中缺口参数对轴类件疲劳寿命的影响

应用局部应力应变法基本原理,提出通过裂纹萌生和扩展求解轴类件疲劳寿命的计算方法.建立U型切口轴疲劳寿命的计算模型,应用Ansys11.0有限元分析软件,分析扭转载荷下,U型切口参数对轴的疲劳寿命的影响,得到切口圆角半径、缺口深度对轴的疲劳寿命的影响曲线.引入径宽比参量k求得圆角半径的最佳取值范围.结果表明:U型切口圆角半径存在最优值,解决了U型切口圆角半径取值问题.     

流变断裂学及其在水电站混凝土坝中的应用

本文简要地介绍了我们开创的流变学的一个新分支学科——流变断裂学的主要成果。应用这一新理论,我们成功地解释了拓溪水电站单支墩大头坝迎水面上垂直裂纹的发生与发展。     

湖南柘溪水电站混凝土坝的流变断裂学研究(英文)

应用流变断裂学理论,本文着重研究了湖南柘溪水电站单支墩大头坝混凝土裂纹体裂纹发生与发展的计算程序。理论计算结果与现场观测结果基本一致。     

柘溪水库及其周边地区鱼类资源现状的研究

2004年8月~2005年7月,对柘溪水库及其周边区域的鱼类资源进行了调查,采集标本4000余号共81种和亚种,隶属54属13科4目.其中鲤形目鱼类58种,占71.6%;鲶形目11种,占13.6%;鲈形目11种,占13.6%;合鳃目1种,占1.2%.鲤科鱼类有48种,占59.3%;鳅科9种,占11.1%;鱼尝科6种,占7.4%;其他各科共18种,占22.2%.盎堂拟鱼尝(Pseudobagrus ondan)和司氏鱼央(Liobagrus styani)为湖南鱼类新记录.江河平原复合体和热带平原复合体构成该地区鱼类的主体.该地区鱼类小型化和低龄化明显,资源已呈衰退趋势,需要加强保护.柘溪水电站对鱼类资源有一定的影响.     

金川公司尾矿库坝体浸润线有限元模拟分析

应用有限元分析某尾矿坝的浸润线,认为（1）尾矿坝浸润线与放矿滩长有关系,随着放矿滩长加大,浸润线远离砂砾石坝体．从有限元模拟情况可知放矿滩长大于70m时各工况下浸润线不在坝趾出露,这时坝体是稳定的．（2）对于建在透水性强的坝址上的尾矿坝,坝体的填筑高度对浸润线在坝趾出露影响不明显．     

重力式泥石流拦挡坝稳定性计算

在分析重力式拦挡坝的结构形式、受力荷载组合及变化特征的基础上,对重力式泥石流拦挡坝稳定性计算问题进行了探讨,规范和统一了重力式拦挡坝的稳定性计算方法和公式以及不同地震烈度区地震角的取值,工程实践证明,这套方法简单可靠,可保证重力式泥石流拦挡坝的可靠性和安全性.     

基于ANSYS泥石流拦挡坝设计软件的开发及应用

为提高泥石流拦挡坝的设计水平,基于ANSYS二次开发技术编写了泥石流拦挡坝设计软件。软件使用UIDL设计菜单系统,Tcl/Tk绘制输入界面和APDL编写核心算法。软件可完成正常使用条件、冲击条件和地震条件下的坝体抗滑移、抗倾覆以及地基承载力的模拟。通过算例对比分析证明了软件的适用性,计算结果精确可靠,提高了工程师的工作效率,具有非常好的应用前景。     

冲击速度对带支撑钢构格栅坝抗冲击性能的影响

带支撑钢构格栅坝在拦截大石块,减小泥石流冲击破坏中有十分重要的作用。利用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA对带支撑钢构格栅坝结构模型进行数值模拟。用钢球模拟巨石,以不同的冲击速度在格栅坝中间榀顶层梁柱节点施加冲击荷载,分析在冲击荷载作用下结构的动力响应。结果表明:带支撑钢构格栅坝各处位移随着钢球冲击速度的增加逐渐增大,基本呈现线性变化的规律,尤其在冲击作用点处结构的位移变化率最大,且距冲击作用位置越远位移变化率越小;结构各处应力值随着冲击速度的增加而增大,且距冲击作用位置较远的单元应力变化接近线性增长规律;随着冲击速度的提升,结构各柱脚支反力逐渐增大。