聚合物材料断面形貌特征定量分析

总结归纳了聚合物材料断面形貌特征定量分析研究取得的一些成果和断面粗糙度的表征参数、测试方法及其分类，指出：随加载速率增大、试验温度降低，聚合物材料断面镜面区、肋状形态应力白化区等耗散能量的特征区域尺寸降低；聚合物材料的断裂能耗表征参量与其断面的镜面区、肋状形态、应力白化区和断面粗糙度有关。脆性断裂时，材料断裂能耗的变化取决于断面粗糙度表征参量(Rs、DF)的变化。断裂能耗参量与断面粗糙度表征参量呈线性正相关关系，韧性断裂时。断裂能耗参量与断面粗糙度表征参量偏离线性关系，其具体的关系与材料的断裂机制有关。聚合物材料断面定量分析必须与其变形、断裂的微观机制相结合，才能得出有价值的结果。     

混凝土窄条断裂区模型及其应用

以大量的实验观察结果为依据，提出了描述混凝土类半脆性固体材料失稳断裂前存在着裂缝稳定缓慢增长过程的窄条断裂模型．根据这一模型，提出了采用ＣＴＯＤｃ作控制参数来求解失稳断裂前的有效裂缝扩展量Δａｃ和等效断裂韧度～ＫＩＣ的计算方法．结果表明，将初始缝长ａ０加上Δａｃ进行有效裂缝长度修正后求得的～ＫＩＣ与试件尺寸无关，因而ＣＴＯＤｃ和～ＫＩＣ有希望作为控制混凝土类半脆性固体材料断裂的双参数准则．     

铝合金材料断裂形式变化规律的试验分析

分析了铝合金材料在常规破坏试验过程中的断裂现象和在不同复合比载荷状态下的断裂力学试验结果，讨论了不同应力三维度下铝合金材料的断裂形式变化规律。研究结果表明，材料在受力过程中的塑性变形是影响材料断裂形式的主要因素，当塑性变形较小时，材料内孔洞易于扩张，材料断裂形式为拉断；当塑性变形较大时，材料内局部剪切带产生扩展，材料断裂形式为剪断。     

焊缝缺口试样解理断裂统计分析和断裂模型

通过大量４ＰＢ试样解理断裂力学和断口参数的统计，发现在缺口前端发生于峰值应力左侧的断裂几率大于右侧，并且随温度的降低发生于左侧的几率增加，解理起裂在离开缺口根部的一个最小距离处才能发生，在某一距离范围内断裂几率最大。通过对上述现象的分析提出缺口试样的解理断裂须满足两个条件，即缺口根部的塑性应变ε＿ｐ大于材料中薄弱环节的起裂塑性应变ε＿（ｐｃ），使解理微裂纹形核；最大正应力σ＿（ｙｙ）大于薄弱环节的解理强度σ＿ｆ，使微裂纹扩展。缺口试样的解理断裂有起裂控制的情形，基于新的断裂物理模型，分析了对起裂点位置的统计结果，以及材料微观断裂力学参数对断裂行为的影响。     

材料线弹性断裂力学的断裂准则研究进展

 断裂准则在预测含裂纹材料发生破坏的时间、位置和裂纹扩展路径等方面具有重要意义。重点总结了线弹性材料中裂纹的断裂准则，阐述了应力强度因子准则、最大能量释放率准则、最大拉应力准则、最大拉应变准则、最小应变能密度准则等常用的断裂准则理论及其现状，以及这些准则的优点和局限性；基于常用断裂准则对应力分量和临界半径考虑不足，归纳了国内外学者提出的修正断裂准则，包括考虑T应力（非奇异项）和可变临界半径rc的影响。分析了断裂准则在岩石和混凝土脆性材料中的应用，针对基于断裂准则预测其破坏行为时存在的难题，建议将裂纹尖端应力场的高阶项T应力引入断裂准则，能更准确地预测裂纹的扩展路径与偏转角。     

IT制件高速精密级进模的研究

对IT制件高速冲压精密级进模具的智能化设计技术和模具断裂问题进行了研究．首先通过模糊处理、模糊聚类、属性集约简方法使冲压模具设计隐形知识显性化，实现了对精密级进模设计的知识挖掘；然后采用金相试验对模具断口进行检测．结果发现：断口处WC晶粒大小不均匀，降低了材料的硬度和耐磨性；Co元素含量明显比原始硬质合金材料含量少，降低了材料的强度，从而导致了模具断裂失效．     

DD3单晶镍基超合金高温力学性能

采用扫描电镜（ＳＥＭ）研究了单晶镍基高温合金ＤＤ３的高温蠕变性能和低应变速率下的拉伸行为。结果表明，ＤＤ３合金表现出良好的蠕变强度和较高的蠕变寿命；拉伸过程中合金的屈服强度在室温１１０３３Ｋ之间保持不变，当温度大于１０３３Ｋ后，屈服强度显著降低。断口分析表明，这类材料具有独特的断裂方式，断口为混合型，即包括韧性断裂和局部区域的解理断裂特征。     

脆性材料断裂试验刚性加载架的工作原理及其应用

对混凝土断裂试验全过程的力学关系进行分析，确定了脆性材料断裂稳定破坏的试验条件和试验机的刚度条件。介绍了自行设计、制造刚性加载架，并前后完成混凝土，岩石小、中、大标准尺寸的系列化断裂试验，使脆性材料的断裂行为特别是应变软化特性得以明显显示的情况。     

J积分断裂准则在弹塑性Ⅰ－Ⅱ复合型加载下的应用探讨

在分解Ｊ积分法调制的弹塑性大变形有限元程序计算基础上，用阻力曲线法研究了两种油井钻杆材料不同Ⅰ－Ⅱ复合比下的Ｊ积分阻力特性，结果表明：随Ⅱ型分量增加，以Ｊ积分形式表示的断裂抗力降低，提出了一个适于钻杆钢等中低强度、塑韧性较好的材料的复合型延性断裂准则：Ｊｃ＝ＪⅡｃ—（α—１）ＪⅡ（其中α为一材料常数，但在实验范围内，试样尺寸对α还有一定影响）．并结合复合延性断裂微观过程的观察，对该准则和α值做了解释和讨论。     

热机械循环迭加对断裂寿命及断裂行为的影响

在分析热机械疲劳应力状态基础上，测定了热机械疲劳断裂寿命曲线，并研究了断裂特征行为对热机械循环迭加方式的依赖关系．蠕变裂纹萌生与疲劳裂纹扩展是在具有大应变幅的反相迭加（Ｏｕｔ０６ｐｈａｓｅ）条件下试样断裂主要机制．降低热循环范围的最低温度导致疲劳裂纹萌生及扩展，从而加速了穿晶疲劳断裂过程，降低了断裂寿命．晶界上分布的非金属夹杂物诱发沿晶开裂，但晶内夹杂物对穿晶裂纹扩展过程影响不大．减少或消除非金属夹杂物含量有益于提高工程合金断裂抗力．     

储层裂缝表征及预测研究进展

 全面、准确对致密储层的裂缝网络进行定量表征及预测影响着裂缝性油气田的高效开发。在系统调研国内外裂缝研究成果且详细对比分析的基础上,从地质分析、测井识别、构造曲率法及应力场模拟、地震裂缝检测、非线性理论方法等着手,总结出了储层裂缝表征及预测研究的进展。研究表明,根据成因将储层裂缝划分为构造裂缝和非构造裂缝两大类,构造缝包括区域性裂缝、局部构造缝和复合型构造缝,局部构造缝指与断层和褶皱相关的裂缝;非构造缝主要分为收缩缝和与表面有关的裂缝两大类及9个亚类,裂缝类型不同,其特征及成因机理也不同。采用地质分析与测井解释相结合,建立露头、岩心与测井的识别模式对裂缝进行准确识别。利用地质、测井和构造应力等资料,建立数学模型,对裂缝参数进行定量计算。详细阐述并分析了多种裂缝预测方法的优缺点,最终指明了储层裂缝研究的不足与发展方向。     

裂缝网络模型的建立及其在任丘潜山油藏中的应用

裂缝网络参数是潜山裂缝油藏开发和剩余油挖潜不可缺少的重要参数.针对潜山裂缝油藏依据油田区资料无法建立裂缝网络模型这一特点,提出了通过建立相似露头区裂缝网络模型来实现这一目的的思路和方法,并应用到任丘潜山油藏中.结果与开发动态资料吻合得非常好,说明利用相似露头是建立潜山裂缝油藏裂缝网络模型的有效手段.     

基于DFN离散裂缝网络模型的裂缝性储层建模方法

针对目前裂缝性储层建模方法存在的问题, 探讨DFN离散裂缝网络模型的裂缝性储层建模的思路和方法, 提出分大尺度和中小尺度两种裂缝级别建立DFN离散裂缝模型。首先, 按照确定性建模方法, 以三维地震资料建立大尺度裂缝的空间分布模型。然后, 以岩芯观测和成像测井解释的裂缝密度、长度、倾角、方位等统计信息为基础, 在地震裂缝预测的属性体约束下, 建立全区裂缝密度分布模型, 并以该数据体为约束, 利用随机建模方法, 建立中小尺度的裂缝网络模型, 实现井间裂缝密度的约束。最后, 通过整合大尺度和中小尺度的DFN模型, 建立Z地区综合离散裂缝网络模型及其裂缝孔隙度、渗透率等属性模型。该模型反映了储层裂缝的三维空间分布特征, 为该区油藏数值模拟提供了地质基础。     

页岩气储层水力裂缝转向扩展机制

从页岩储层岩石断裂力学角度出发,推导三维空间中水力裂缝激活和转向控制方程,将转向扩展的水力裂缝视为不连续正应力条件下的连续延伸。分析控制裂缝转向扩展形态的关键因素和力学特征并进行实例计算。结果表明:从主裂缝扩展长度方向看,水平地应力差越大,裂缝转向后宽度越窄;压裂液排量和黏度越大,裂缝转向后剩余能量越大,裂缝宽度越大;水力裂缝和天然裂缝初始逼近角约为30°时最容易沿天然裂缝发生转向;水力裂缝发生转向后表观形态有较大变化,裂缝向偏离最大主应力方向扩展,造成裂缝宽度变窄;裂缝打开能量的过多耗散造成裂缝总体长度和体积变小;水力裂缝转向能扩展为2~3种裂缝模式的复合。     

鄂尔多斯盆地红河156井区多因素协同裂缝建模

红河油田HH156井区长8油藏为典型的致密低渗透油藏,试油资料显示大多工业油流与裂缝发育相关,但裂缝的分布具有很强非均质性,为油气开发带来困难。通过研究区15口井岩心描述及成像测井资料获得了裂缝分布参数,应用模糊逻辑技术对井眼裂缝指示数据和各种裂缝要素进行相关性判别,筛选相关性高的裂缝要素。由筛选结果可以看出,相干属性和裂缝指示相关性最好,断层距离属性、构造曲率次之,本次选取相关性最好的前3种属性参与非线性神经网络的学习与培训,得出最终的裂缝密度分布模型,进而应用随机建模方法生成DFN模型及裂缝属性参数,不仅有效预测了该区裂缝分布,而且提供用于数值模拟的裂缝模型,为油藏方案实施提供依据。     

缝洞型碳酸盐岩裂缝扩展分析

针对缝洞型碳酸盐岩水力裂缝转向问题,基于多孔介质流-固耦合基本方程和损伤力学基本理论,建立了缝洞型碳酸盐岩储层的裂缝扩展有限元模型并进行模拟分析,模拟发现：（1）水力裂缝遇到天然裂缝,逼近角越大,水力裂缝转向的极限水平主应力差越小;天然裂缝长度越长,极限水平主应力差越大。（2）水力裂缝遇到缝洞体,溶洞宽度越大,水力裂缝沿转向的极限水平主应力差越大;天然裂缝的逼近角越大,极限水平主应力差越小。（3）压裂裂缝遇到天然裂缝转向后,转向后的裂缝的宽度变小;水力裂缝遇到溶洞,裂缝总体宽度急剧下降。     

裂缝性致密储层待破裂区影响的压裂物模实验研究

在水力压裂过程中,天然裂缝尖端附近会发育许多待破裂区,在宏观裂缝形成前产生微裂隙,最终影响水力裂缝的扩展规模。为有效增加裂缝性致密储层的缝网规模,针对待破裂区开展真三轴水力压裂模拟实验,探究待破裂区域的影响机制。选取致密灰岩露头,精细刻画了裂缝性致密储层露头压前压后裂缝形态,分析了天然裂缝形态、待破裂区域以及泵注参数对裂缝性致密储层改造效果的影响,结果表明:待破裂区,即断裂过程区,主要发育在井筒周围;声发射监测结果显示,在注入压力达到破裂压裂前,岩石内部已经发育大量待破区,决定了裂缝的起裂位置和初始扩展路径,压裂过程中排量的突然提高会使待破裂区迅速沟通形成裂缝,随后逐渐扩展。当水力裂缝延伸到层理面后,随排量阶梯式增加,泵压提高,会使层理面附近发育新的待破裂区,进而影响到水力裂缝的转向、分叉或是否穿透天然裂缝。     

含Ⅰ型裂纹的普通混凝土梁断裂特性试验研究

通过三点弯曲梁试验方法,采用电阻法测定混凝土梁的起裂、失稳荷载,分别对不同尺寸、不同预制裂缝的普通混凝土梁进行断裂试验研究。结合双K断裂韧度计算方法,计算不同尺寸混凝土三点弯曲梁试件的起裂韧度和失稳韧度。分析研究缝高比及梁高对起裂和失稳韧度、断裂能等断裂参数的影响。试验结果表明:试件的初始缝高比及梁高对混凝土的起裂荷载、失稳荷载、断裂韧度均有一定程度的影响。     

不同替代率石墨尾矿砂混凝土断裂试验

石墨尾矿砂是石墨生产过程中的副产品,堆积过多不仅占用土地资源而且污染环境。为了解决传统混凝土中细骨料砂的替代问题,本文探究不同替代率的石墨尾矿砂混凝土在不同加载速率作用下的断裂性能变化规律。通过不同替代率、不同加载速率下的三点弯曲断裂试验,研究其对尾矿砂混凝土断裂性能的影响,分析其破坏形态、断裂韧度和断裂能。研究结果表明：随着加载速率的提高,石墨尾矿砂混凝土的断裂韧度和断裂能呈上升趋势,加载速率越大、断裂韧度和断裂能越大;石墨尾矿砂的掺入有利于提高混凝土的断裂性能和延性,在石墨尾矿砂替代率为0%~30%的范围内,替代率越高,裂纹延伸速度越缓慢,产生的裂纹宽度越小且断裂韧度及断裂能提升效果越为显著。