层合板的微观破坏机理研究

本文以代表性体积单元作为基本单元,对同时受载荷作用和湿热变化影响的层合板进行了微观力学分析,给出了单尾板中组分材料的微观应力,从理论上对层合板的微观破坏机理进行了研究。本文提出的微观强度分析方法更能反映层合板的微观破坏机理。     

金泉寺滑坡破坏机理及冲击强度定量分析

为了对滑坡冲击强度进行定量预测,以勉县金泉寺滑坡为研究对象,基于颗粒流离散元方法,结合对滑坡岩土体细观参数的双轴试验标定,构建了滑坡数值模型,对滑坡的变形破坏机理及其动力学过程进行了分析,选用冲击距离、冲击速度、冲击力3个指标对滑坡的冲击强度大小进行了定量预测。研究结果表明:金泉寺滑坡坡脚和滑坡后缘首先发生变形,然后滑坡坡体中部的锁固段发生贯通,并最终表现为前拉后推的复合式破坏特征;滑坡最大冲击距离为23. 52 m,最大冲击速度为4. 10 m/s,单位宽度最大冲击力为205 kN。相关结论与利用已有研究方法分析所得结论较为一致,认为滑坡运动过程中滑体内部颗粒碰撞及摩擦耗能对滑坡冲击强度的影响不可忽略。研究方法及成果对堆积层滑坡动力学过程分析及其风险定量评估研究具有重要的参考意义。     

硫酸钠对水泥土强度影响的机理分析

硫酸钠作为腐蚀性场地的一种常见物质,对水泥加固土的形成有着很大的影响。通过室内无侧限抗压强度试验,探讨了不同含量的硫酸钠对水泥土强度的影响规律;结合X-射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)微观分析手段,研究了硫酸钠对水泥土强度影响的机理。结果表明:随着硫酸钠含量的增加,水泥土的抗压强度随之增加,并在质量分数为9g/kg时达到最大值。掺入的硫酸钠与水泥土反应生成具有膨胀性的钙矾石晶体,填充水泥土中的孔隙,提高其强度,当硫酸钠过量时,由于钙矾石产生的膨胀力大于水泥土的胶结力,又会降低水泥土的强度。     

岩石在磨料射流作用下破坏机理

描述了岩石材料在磨料射流的冲击下破坏的主要原因，分析了应力波就是岩石局部受到拉伸和剪切井最终使岩石发生破坏的根本因素，在这一假设的前提下采用波动理论建立了岩石受应力波作用的力学模型即射流波动的基本方程，在已知的边界条件下推导出了由波动引起的最大正应力的计算公式。通过该公式对具体实例进行了理论计算，并把该计算结果与在河南油田所进行的地面磨料射流割缝的现场实验结果进行了比较，证明两种结果吻合的较好．说明这种理论分析方法是可行的。     

高水平压力作用下洞室围岩变形与破坏

为揭示高轴向水平压力作用下洞室围岩变形与破坏规律,研究了模型介质断裂形态,指出模型裂缝存在剪切和拉伸两种形式;采用锯齿形岩石模型和极限应变破坏准则,推导了洞室围岩的应力场,定量分析了试验结果;通过与试验对比,证明了解析的正确性。研究表明,在高轴向水平压力作用下,洞周介质会产生间隔的拉伸裂缝,形成分层断裂现象。拉伸裂缝的几何形状逐渐趋于圆形,每形成一道拉伸断裂,模型等效于形成一个受支护作用的洞室,随着等效洞室半径的增大,其受到的支护力迅速增大,使得分层断裂现象局限在一定范围内。可为深部防护工程设计提供参考。     

岩石、岩体的动力强度与动力破坏准则

就岩石与岩体变形与破坏的时间特性进行了理论研究.研究了岩石及岩体的强度对于应变率的依赖关系及其机理,给出了考虑强度对于应变率依赖关系的莫尔库仑准则,确定了岩体的破坏尺寸与应变率之间的关系.讨论了若干时间性破坏准则,揭示了它们之间的内在联系.最后讨论了动力强度理论的应用.     

应变速率对红砂岩预制隙裂贯通破坏的影响

为了探究应变速率对节理岩体裂纹扩展形态和贯通破坏的影响,提出在室内制作含裂隙的红砂岩试样,采用不同加载速率进行单轴加载试验,观察裂隙起裂、贯通、破坏的全过程,并在物理试验基础上利用数值分析软件对结果进行分析和验证。结果表明:随着加载速率的增加,试样的峰值强度增加,试样发生应力强度跌落时的应变也有一定的增长;裂隙的扩展方式不局限于沿着试件高度方向开展,有部分裂隙发生横向方向的扩展和贯通,导致试样逐渐从局部破坏形式向整体破坏形式发展;裂隙强度在单轴加载时伴随裂隙倾角和加载速率的增加而变大,裂隙贯通强度对裂隙倾角的变化更敏感。     

循环冲击载荷作用下砂岩破坏模式及其机理

利用岩石动静组合加载SHPB试验装置对不同静载砂岩试件进行循环冲击试验,研究其破坏模式.在研究岩石试件界面摩擦力的基础上,对不同静载作用下岩石试件的应力状态进行分析.研究应力波斜入射到微裂纹时的作用效应,探索具有一定静载的岩石在循环冲击作用下的破裂机理.研究结果表明:对具有三轴静载的试件,应力波在其最大剪应力所在平面进行斜入射时优先破坏.在循环冲击载荷作用下,具有轴向静载的岩石在破坏过程中具有明显的端部效应,而没有轴向静载的岩石则没有端部效应;静载荷的组合形式对岩石在循环冲击作用时的破坏模式影响较大;无静载荷作用时,岩石在循环冲击时逐步破坏成几块,破裂面平行于纵向面,属于张应变破坏;只有轴向静载作用时,岩石试件第1次破坏形成共轭双曲线型破裂面,进而在入射界面处发生破坏,破坏都属于张剪破坏;具有三轴静载作用时,由于轴向静载的不同,岩石最终破坏成圆锥台、圆锥体和V型锥体,破坏属于拉剪破坏.     

纵向均布剪力作用下带尖点孔口的应用力强度因子

利用保角映射及镜像原理，导出了含尖孔无限体在纵向均布剪力作用下的应力强度因子，同时给出了若干个在理论和应用中都有重要意义的具体例子。     

岩石动态复合型初始断裂的应力强度因子计算

采用有限元和动态Ｊ积分相结合的方法,首次精确地计算了四点弯曲试件的Ｋｉ（ｔ）Ｋ（ｔ）的值,获得了各种复合比时Ｋ１（ｔ）,Ｋ（ｔ）的关系曲线,并提出了一种确定Ｋ１ｄ和ＫＩＩｄ的方法,对提出的算法程序进行了验证。     

红砂岩强度的试验研究

通过室内试验的方法，研究了红砂岩的抗压（拉）强度、抗剪强度等特性。揭示与分析了红砂岩的工程力学性能及变化特征和规律；评价与探讨了影响红砂岩强度特性的主要因素。     

单轴压缩荷载下红砂岩破裂失稳损伤演化特征

为了揭示受载岩体的损伤孕育模式和破坏前兆特征,文中研究了轴向压缩荷载下红砂岩的损伤演化规律,分析了试样临界加速失稳阶段AE响应特征和破裂类型特征。研究表明：轴向压缩荷载下红砂岩主要发生脆断破坏,其破坏孕育过程分为稳定变形阶段和临界加速失稳破坏阶段。在临界加速失稳破坏阶段,AE事件率存在典型的相对平静期破坏前兆;基于试样损伤演化速率差异定义了第一损伤点,基于试样宏观破坏差异和AE事件率特征定义了第二损伤点,可以用于区分和评价岩石的损伤破坏状态;轴向压缩荷载下红砂岩的损伤演化模式符合指数型函数特征,存在临界加速失稳现象;在临界加速损伤阶段,试样内部的张拉破裂和剪切破裂会显著增长。     

点载荷循环加载下红砂岩疲劳破坏特性试验分析

 在掘进机截齿破岩高频破碎锤破岩时,其与岩体的接触面积均很小,相当于点载荷循环加卸载破岩。为了解点载荷循环作用下上限应力对红砂岩疲劳特性的影响,利用MTS Landmark 试验系统对红砂岩进行上限应力比分别为0.700.800.85 和0.90 的循环点载荷试验。结果表明：在加载波形为渐变正弦波,下限应力比为0.3,加载频率为1 Hz 的条件下,红砂岩的疲劳寿命随着上限应力的增大而减小,即上限应力越大,破岩速度越快;红砂岩在点载荷循环加卸载作用下发生破坏时的轴向应变与上限应力所对应的静态应力-应变曲线峰后段的应变相当。     

砂岩储层流固耦合下复压井围岩应力场研究

根据势的叠加原则,确定了重复压裂井周围注/采孔隙压力分布,建立垂直裂缝井孔隙压力变化的耦合数学模型;引入初次人工裂缝内流体压缩系数,建立了初次人工裂缝诱导应力场模型;根据线性叠加原理,计算了重复压裂前总的应力场,为重复压裂应力场重定向提供理论依据.     

典型调速工况大功率液力偶合器叶轮装配体强度分析

随着大型核/火电站装机容量的大幅度增加,大功率液力偶合器作为电站系统主锅炉给水泵调速的核心元件,其工作叶轮的强度成为影响电站系统安全稳定运行的重要因素.文章以某型液力偶合器叶轮装配体为研究对象,采用单向流固耦合计算方法,建立全流道流固耦合分析模型,其中泵轮与涡轮套的端面定位采用接触算法,用梁单元模拟螺钉联接效果,对典型工况下叶轮装配体结构强度计算分析.结果表明,装配体整体变形和应力随着转速比的增大呈增加趋势,且叶轮变形大小与对应区域旋转半径长度基本成正比,说明离心载荷是影响叶轮装配体强度的主要原因;由于螺钉预紧力效应,叶轮连接区域出现局部应力集中现象;涡轮套内缘是叶轮装配体结构强度的薄弱区域,此分析结果与文献发表结果相吻合.此项研究工作为自主大功率液力偶合器叶轮结构设计及优化提供有效的应用理论指导.     

疏松砂岩注水破裂机理及完整性研究

常规的注水压力设计仅考虑裂缝开裂的压力,不能预测长期注水过程地层岩石物理参数及地应力的变化。从疏松砂岩注水过程近井筒周边受力分析入手,分析地层周边地应力及岩石力学性质变化,得到疏松砂岩在注水过程中拉伸及剪切破坏机理;并根据有效应力概念预测出地层孔隙度和渗透率变化。通过分析长期注水过程油藏及上覆盖层岩石物理性质及地应力的变化,建立以盖层的剪切破坏、拉伸破坏和断层的重新开启为依据的注水完整性分析模型。以乌干达Buffalo油田为例,通过数值模拟分析了地层参数及应力变化及不同注水压力敏感性分析,确定了该油田的安全注水压力,通过该方法大大提高了注水能力,在保证注水安全的情况下,为油田的增产增注提供了保障。     

地层条件下砂岩储层的AVO响应模板

在实验室对WXS凹陷的W3地层岩芯样品进行了地层压力和温度条件下的密度、孔隙度和声波速度测试,基于岩石物理模型提出一种集成目标储层孔隙度、厚度和饱和流体信息的AVO响应模板制作方法。该方法以砂岩孔隙度与干燥状态下的密度和纵、横波阻抗的线性关系为核心,利用Gassmann流体替换技术构建岩石物理模型,通过正演模拟获得不同...     

黄土不同湿状态下破坏动强度的试验分析

对西安、兰州、太原三个典型黄土地区的原状黄土在不同初始湿度下进行了黄土动力特性的研究。通过对破坏动应力试验资料的对比分析,揭示了密度、湿度及结构性等因素对黄土破坏动强度影响的规律性,并对其做出了合理的解释。     

破坏准则在深层致密砂岩强度预测中的应用

为了预测深层致密砂岩的破坏强度,应用Bieniawski准则、Hoek-Brown准则、Shoerey准则、Ramamurthy准则、Mogi准则(1967)对实测三轴数据进行拟合,对未知系数进行赋值,同时探讨了各未知系数的含义、适用范围及取值方法,克服取值的随意性。最后对深层致密砂岩的破坏强度进行预测,结果表明各准则都具有一定精度,但Hoek-Brown准则的精度最高,五种破坏准则精度排序为Hoek-Brown准则Bieniawski准则Shoerey准则Mogi准则(1967)准则Ramamurthy准则。     

多参数耦合作用下海洋立管动力响应实验

为探究多参数耦合作用下的海洋立管动力响应,设计并开展了海洋立管动力响应模型实验。模型实验的主要研究参数分为立管设计参数与流场参数。立管参数：弹性模量,边界条件、顶张力,流场参数：流速和波浪参数（波高及周期）。综合考虑五种参数进行实验室的海洋立管模型实验,模型材料选取了铝（Al）和有机玻璃（PMMA）,分别定性的对应金属立管及纤维复合材料增强海洋立管;边界条件采用两端铰接（S-S）和铰接-固接（S-F）;顶张力选取 10N和30N;外流速采用 0.3m/s和0.7m/s;波浪考虑波浪的大小分别选择周期为1.0s波高为5cm的小波浪和周期为2.0s波高为15cm的大波浪。实验研究了立管模型在 32种不同工况参数搭配下的动力响应情况,通过对实验数据分析,得出了多参数耦合作用下各参数对海洋立管的影响效果。结果表明：立管振幅与弹性模量、约束数量以及顶张力的大小成反比,与流速及波浪大小正相关,特别是在垂直来流方向,直接影响立管是否发生明显的涡激振动。