高应力泥质粉砂岩黏弹塑性蠕变模型

为揭示高应力作用下深埋硐室围岩的流变特性,采用分级增量加载方式对泥质粉砂岩进行三轴压缩蠕变实验,根据稳态蠕变速率与应力的关系,利用给定蠕变速率阈值确定岩石的长期强度;结合蠕变曲线特征,将瞬弹性、黏弹性、黏塑性应变分离,建立模型各参数与应力和时间的函数关系;根据损伤定义确定瞬弹性、黏弹性元件的损伤变量,并引入瞬弹性、黏弹性损伤变量和黏塑性修正系数对西原模型进行优化,提出一种可以描述高应力作用下岩石蠕变全过程的变参数模型。研究结果表明:稳态蠕变速率随应力增大呈指数增大,采用给定蠕变速率阈值求得岩石的长期强度为68.82 MPa,为单轴抗压强度的74.80%;基于黏弹塑性应变分离建立的蠕变模型能够很好地描述岩石蠕变全过程的非线性特征,且优化模型与实验数据拟合较好,证明了该蠕变模型的合理性。     

非饱和泥质粉砂岩蠕变特性及其模型

以南宁第三系泥质粉砂软岩为研究对象,开展非饱和三轴压缩蠕变试验,分析含水率对岩石蠕变特性的影响;再在既有五元件蠕变模型中,引入非线性黏塑性元件,构建泥质粉砂岩的七元件非饱和压缩蠕变模型,分析相关蠕变参数的变化规律。结果表明,随着含水率增加,泥质粉砂岩的蠕变变形和蠕变速率显著增加,且蠕变长期强度明显降低,表明水对泥质粉砂岩蠕变变形影响显著;新建七元件模型较好地拟合了非饱和泥质粉砂岩全过程蠕变曲线。     

天然中等风化泥岩非线性黏弹塑性蠕变模型

天然中等风化泥岩作为灌注桩的桩基承台,其承受混凝土灌注桩传递的长期荷载会发生蠕变,而中等风化泥岩的蠕变过大会对灌注桩承载力有影响,因此需要展开中等风化泥岩蠕变模型的探讨和研究。由于目前大多数蠕变模型对于蠕变的全阶段曲线的描述都不太理想,所以基于西原体,把非线性黏塑性体与西原体串联得到了一种新的模型;继而通过拉式变换得到了一种新的蠕变方程。以新的蠕变方程对中等风化泥岩单轴蠕变的试验数据进行拟合,并对此蠕变方程进行了与时间有关的参数敏感性分析。     

基于互层岩体的非定常黏弹塑性蠕变模型及有限元分析

为研究互层岩体在考虑时效变形作用时的蠕变特性,提出了一种考虑应力、应变阈值的非定常黏弹塑性五元件模型。该模型能够同时描述岩体的瞬时弹性应变、黏弹性蠕变、线性黏塑性蠕变和非线性黏塑性蠕变（加速蠕变）,推导得出了其在三维应力状态下的蠕变方程;基于ABAQUS有限元软件完成了UMAT子程序的研发,并通过对比岩体的室内蠕变试验与该模型数值模拟结果来验证模型的适用性。结果表明：蠕变试验结果与数值计算结果相吻合,非定常黏弹塑性模型不仅可以精确描述减速蠕变和稳态蠕变过程,还可以较好地描述岩体的加速蠕变过程,从而验证了该模型的适用性与有效性。     

考虑黏弹塑性应变分离的岩石复合蠕变模型研究

依据不同偏应力下石灰岩循环加卸载蠕变试验数据提出和建立瞬时弹性体(IEB)、瞬时塑性体(IPB)、非线性黏弹性体(NVEB)和黏塑性体(VPB)分别用于描述瞬时弹性应变、瞬时塑性应变、非线性黏弹性应变和黏塑性应变,并将这四者串联,建立能够同时反映岩石加、卸载过程的复合蠕变模型.根据非线性流变理论推导岩石在一维、三维应力...     

一种改进的岩石黏弹塑性加速蠕变力学模型

为了全面描述岩石蠕变全过程,克服线性牛顿体不能准确描述加速蠕变的不足,在引入非线性蠕变体模型基础上,结合流变力学模型理论,定义应力与试件长期强度的比值为加速蠕变速率幂级数n,模型发生加速蠕变时的总蠕变量为蠕变特征长度εc,进而得到一种改进的能够描述岩石黏弹塑性加速蠕变的力学模型。结合东乡铜矿砂质页岩单轴压缩下分级增量循环加卸载蠕变试验,对模型参数的辨识进行解释,并将该模型的蠕变拟合曲线与实验的蠕变曲线进行对比。研究结果表明:该模型能很好地描述了岩石的加速蠕变特性。     

饱水状态下煤矿粉砂岩蠕变特性试验研究

为探究地下水对深部岩体蠕变力学特性的影响,利用ZYSS2000岩石高温高压蠕变仪对饱水状态下的煤矿深部粉砂岩开展单轴压缩蠕变试验。试验结果表明,煤矿粉砂岩在各级应力作用下,轴向和侧向蠕变曲线较为相似,主要表现为减速蠕变和等速蠕变,其中减速蠕变段历时较短,等速蠕变段历时较长;体积蠕变曲线表现出压缩向扩容转化的特征;随应力的逐级增大,煤矿粉砂岩的瞬时应变、蠕变应变及稳态蠕变速率整体呈增长趋势,但应力的增大对煤矿粉砂岩侧向变形的影响比轴向变形要大;粉砂岩蠕变过程中的等时应力-应变曲线,表明粉砂岩侧向的时效变形与非线性特性较轴向更明显。     

非饱和土蠕变试验方法探讨

非饱和土蠕变是在非饱和土力学及常规土蠕变力学基础上提出来的一种新理论.进行非饱和土流变试验是一个新的尝试,在国内外还不曾有过类似试验的报道.与常规土蠕变试验相比,该试验在气体加压、密封、透水及恒定加载等方面具有特殊要求,试验仪器及方法非常复杂.在对非饱和土蠕变试验方法进行探索的基础上,提出了进行该试验的基本操作步骤、关键技术及试验中应注意的问题,并提出了几种进行非饱和蠕变试验的设计方案.     

煤矿机械零部件弹塑性设计分析

用弹塑性理论对煤矿机械的零部件作了力学分析，讨论了分析方法的应用范围、可行性及国内外弹塑性设计的发展趋势。分析了煤矿机械传统设计力学模型的缺陷及部分煤矿机械失效机理，及液压支架在部分节点达到塑性后的安定问题。用弹塑性有限元分析程度对郑州煤矿机械厂生产的UYZ35液压支架进行了验算，结果证明可节约钢材5％。     

煤矿机械零部件弹塑性设计分析

用弹塑性理论对煤矿机械的零部件作了力学分析 ,讨论了分析方法的应用范围、可行性及国内外弹塑性设计的发展趋势。分析了煤矿机械传统设计力学模型的缺陷及部分煤矿机械失效机理 ,及液压支架在部分节点达到塑性后的安定问题。用弹塑性有限元分析程序对郑州煤矿机械厂生产的UYZ35液压支架进行了验算 ,结果证明可节约钢材 5 %     

泥质海床的黏弹塑性模型

为研究波浪在泥质海床上的波高衰减,该文利用不可压缩流体的基本方程建立了波浪作用下水和底泥耦合运动的数值模型,模型能适应各种形式的底泥本构关系.控制方程组采用有限体积法求解,自由表面和水与泥层的界面采用VOF方法模拟.通过对比研究黏性模型和黏弹塑性模型对于底泥引起波浪衰减现象的有效性表明,当底泥密度较小时,黏性模型可以较好地模拟底泥引起的波浪衰减,但底泥密度较大时,其塑性特征不能忽视,采用更具一般性的黏弹塑性模型才能较好地反映波浪衰减的趋势.     

受热黏弹塑性复合球体的空化问题分析

在有限变形动力学的框架下, 采用Kelvin-Voigt微分型热黏弹性本构关系, 建立球体内空穴运动的非线性数学模型, 得到了球体的几何参数和材料参数与空穴生成时临界温度的变化关系; 给出空穴半径随时间增长的动态变化曲线, 并讨论外界温度场、 球体的几何尺寸和材料参数对空穴半径增长规律的影响.     

基于蠕变终止轨迹的巷道围岩粘弹塑性分析

引入稳定巷道围岩中的峰值应力为一定围压下围岩的长期强度的观点,将巷道围岩分为弹、塑性区;考虑围岩流变、塑性扩容及中间主应力的影响,基于Drucker-Prager准则对圆形巷道围岩的弹塑性进行了分析,推导出相应的应力、位移及塑性区半径的解析解;考虑岩体特征值(E,μ)与时间和应力有关,基于西原模型采用Laplace变换法对所得结果进行了修正,得到围岩粘弹性位移解;在相关文献试验基础上,进行了实例计算并与ABAQUS模拟结果对比。结果表明:围岩流变特性对巷道变形及塑性区的扩展具有重要影响,以一定围压下围岩的长期强度为巷道围岩应力峰值,能够在一定程度上反映围岩流变特性对巷道围岩变形的影响,符合工程实际;粘弹性位移与数值模拟解吻合较好。本研究对巷道长期稳定性理论及地下巷道支护具有一定的参考意义。     

基于动态蠕变试验的沥青混合料黏弹性分析

基于沥青混合料Burgers模型的黏弹性理论,通过动态蠕变试验进行AC-20黏弹性分析,得到不同温度及应力下的混合料变形特征曲线及Burgers模型4个参数的变化规律.结果表明:在同一温度下,随应力水平增加,永久变形随之增大,稳定期永久应变发展速率增大且破坏期提前到来,Burgers模型参数中E1、E2增大,η1、η2减小;在同一应力水平下,永久变形会随温度升高而增大,同时E1、E2减小,η1、η2增大.因此应力及温度对沥青混合料黏性及弹性影响程度不同,随着应力增加,弹性增强而黏性降低;随温度升高,则弹性降低而黏性增加,该结论与路面实际使用状况一致.     

BGA封装结构热黏弹塑性的双尺度分析

将倒装焊底充胶BGA封装结构简化为含有非完全(单层)周期性微结构的多层板,基于均匀化理论,焊料采用统一型Anand黏塑性本构模型,建立了一种非完全周期结构的热黏弹塑性双尺度分析方法.通过Rayleigh-Ritz法,采用高阶逐层离散模型,耦合解析求解了热循环载荷作用下的宏、细观问题,确定了焊球的热应力应变行为.通过与有限元方法的结果对照,验证了该分析方法是简洁、有效的.算例结果显示,温度载荷、胶层厚度等是影响焊球热黏弹塑性响应的主要因素.     

循环荷载下非饱和黏弹性地基一维固结特性分析

采用Fredlund非饱和土一维固结理论,由液相及气相控制方程、Darcy定律及Fick定律,经Laplace变换并采用Cayley-Hamilton数学方法,引入边界及初始条件,得到了单面排水排气条件下任意加荷时有限厚度黏弹性非饱和地基一维固结Laplace变换域内的超孔隙气压力、超孔隙水压力及土层沉降的解.然后,在此基础上引入3种循环荷载,采用Crump及Durbin方法实现Laplace逆变换,得到时间域内超孔隙气压力、超孔隙水压力及土层沉降的半解析解.最后,引用典型算例,进行了相应的固结特性分析.     

化学效应下的砂岩蠕变机理

为研究长期处在外界复杂的化学环境中砂岩变形机理,针对长期处在外界环境中的砂岩发生的蠕变具有化学效应这一事实,通过室内试验数据分析,采用Kelvin体流变模型建立了蠕变方程,利用泰勒级数建立了蠕变方程中参数与化学因子的拟合多项式,利用基于搜索模式的最小二乘原理(LSMPS)求得了具有化学效应蠕变方程力学参数的最优解;分析了化学效应随时间对砂岩蠕变作用机理.结果表明:化学效应对砂岩颗粒间的作用既有水的软化又有离子吸附与化学反应.     

化学效应下的砂岩蠕变机理

为研究长期处在外界复杂的化学环境中砂岩变形机理,针对长期处在外界环境中的砂岩发生的蠕变具有化学效应这一事实,通过室内试验数据分析,采用Kelvin体流变模型建立了的蠕变方程,利用泰勒级数建立了蠕变方程中参数与化学因子的拟合多项式,利用基于搜索模式的最小二乘原理(LSMPS)求得了具有化学效应蠕变方程力学参数的最优解;并且分析了化学效应随时间对砂岩蠕变作用机理.结果表明:化学效应对砂岩颗粒间的作用既有水的软化又有离子吸附与化学反应的结论,对岩土工程在自然环境中的安全使用提供了理论依据.