糜棱岩多孔介质混合粒径模型分析

在糜棱岩原岩韧性孔洞损伤的多孔介质等粒径模型的基础上,建立了混合粒径(非等径)多孔介质体胞单元(RVE)。基于该体胞,应用有限元计算对一具体的糜棱岩原岩-花岗岩糜棱化产生的多孔介质进行了数值模拟,并应用修正的莫尔-库伦破碎准则判定韧带破碎情况;把混合粒径模型计算结果同等粒径模型作了比较,发现混合粒径模型与地质调查结果吻合的更好。     

复合材料的细观力学研究进展

复合材料具有较强的结构特性,是一种多相体材料。其力学性能及损伤破坏规律不仅取决于各组分材料性能,同时也取决于细观结构特征。采用细观力学分析研究复合材料宏观力学性能与细观结构参数之间的内在联系具有重要的科学意义和工程价值。论述了细观力学实验技术的理论基础和常用实验技术及进展,介绍了复合材料的细观力学模型的发展,综述了复合材料力学行为有限元分析的研究现状,并对这一学科的研究发展进行了简要评述与展望。     

考虑孔洞大小及分布非均匀性的材料细观损伤

为了研究金属材料中由于夹杂或第二相粒子的存在所形成的孔洞等，细观缺陷的大小及分布的非均匀性对材料损伤演化的影响，建立了孔洞群三维体胞模型，可以在孔洞大小及分布非均匀的情况下对在材料损伤进行有限元模拟计算。计算结果表明：孔洞非均匀性增强了材料局部孔间干涉作用和孔洞的长大，引起材料损伤局部特性不均，因此，非均匀细观结构较均匀化假设更易于造成材料的损伤和破坏；采用常系数q1和q2描述孔间干涉作用是不够准确的，q1及q2是逐渐增大的变化量。     

考虑孔洞大小及分布非均匀性的材料细观损伤

为了研究金属材料中由于夹杂或第二相粒子的存在所形成的孔洞等 ,细观缺陷的大小及分布的非均匀性对材料损伤演化的影响 ,建立了孔洞群三维体胞模型 ,可以在孔洞大小及分布非均匀的情况下对材料损伤进行有限元模拟计算 .计算结果表明 :孔洞非均匀性增强了材料局部孔间干涉作用和孔洞的长大 ,引起材料损伤局部特性不均 ,因此 ,非均匀细观结构较均匀化假设更易于造成材料的损伤和破坏 ;采用常系数 q1和 q2 描述孔间干涉作用是不够准确的 ,q1及 q2 是逐渐增大的变化量     

塑性细观力学模型的比较分析

对塑性细观力学模型的割线模量法，各向同性化的切线模量法、各向异性化的切线模量法和弹性约束法的适用性预测结果进行了分析比较表明，在变形较小的情况下各向异性化的切线模量法能较好地预测复合材料的拉伸和循环硬化性能，各向同性化的切线模时法和割模量法较适应对单向拉伸的预测，而弹性约束法的预测则偏高。     

混凝土单轴荷载下细观损伤破坏的数值模拟

假设混凝土是由砂浆基质、骨料及它们之间的界面组成的三相复合材料,混凝土的细观力学性质服从Weibull分布,应用细观力学损伤模型研究了混凝土的宏观力学性质,并且通过编制有限元程序对混凝土试件在单向拉伸和压缩情况下的破坏过程进行了数值试验．模拟结果表明,该模型可以用来研究单轴荷载作用下混凝土结构的破坏机理和多种尺寸试样尺寸效应律．     

多孔介质的细观损伤本构模型

对于多孔介质损伤本构关系进行深入的研究 .介绍了多孔介质损伤本构关系与细观结构连接的原则和方法 ,提出了一个多孔介质非线性弹性损伤本构模型 .其次 ,在 Gurson理论已有工作的基础上 ,推出了一个规则多孔介质基体服从Drucker- Prager屈服准则的近似屈服面方程 ,进而得到了相关联的弹塑本构模型 .最后 ,以裂纹密度为细观损伤变量 ,修正裂纹密度细观损伤对屈服面中偏平面上 J2 的影响 ,推出了地基土弹塑性细观损伤本构模型 .图 1,参 1     

混凝土拉伸损伤演变的细观力学研究

根据能量耗散等价假设对二维平面应力问题，建立了单轴拉伸与双轴拉伸情况下混凝土宏观损伤变量与细观损伤参数(微裂纹密度)的关系．在双轴拉伸情况下，材料破坏时微裂纹密度为一定值，与σ1和σ2的变化无关；但破坏时的宏观损伤值随横向拉应力的增大而增大。     

基于细观力学模型水泥浆体弹性力学性质预测

应用细观力学理论及三维微观水化模型,建立了水泥浆体的理想化细观力学模型.在该模型中:首先将水泥浆体中包裹着水化产物的未水化水泥颗粒视为第1层次的等效介质,利用双层夹杂自洽理论求出弹性性质;再将含水的孔洞视为嵌入在第1层次等效介质中的夹杂,利用自洽理论给出水泥浆体的最终弹性性质;最后分析了水泥浆体在不同水灰比情况下弹性性质随水化程度的演化进程.试验结果证明该模型可以较好地预测水泥浆体的弹性力学性质.     

基于微孔洞细观损伤模型的金属剪切失效分析

针对GTN模型不能模拟剪切破坏这一缺陷,基于Nahshon和Hutchinson的修正,在隐式有限元过程中开发了同时适用于拉伸和剪切断裂模式的细观损伤材料本构.首先,推导了适用于修正后损伤本构的全隐式数值积分公式和一致性切线模量,给出了UMAT子程序的计算流程;然后,采用一个单元分别施加拉伸和剪切边界条件,验证了细观损伤材料本构的有效性;最后,分析了薄壁结构在扭转载荷下的弹塑性响应.与试验结果的对比研究表明:修正的细观损伤模型能够较好地预测出延性材料的剪切损伤演化过程.     

混凝土细观损伤破坏过程的数值模拟

在细观层次上,把混凝土看作是由水泥砂浆、骨料及二者之间的界面组成的复合材料,应用渐变网格剖分方法对随机投放的骨料、界面和水泥砂浆进行网格剖分,删除多余节点,重新排列节点顺序,生成三维随机骨料分布的细观有限元数值模型.利用该模型分别进行了混凝土的单轴拉伸、压缩、劈拉和梁弯曲等数值试验,分析了不同界面参数、不同砂浆损伤参数、不同加载形式对混凝土试件的变形特点、破坏形式以及承载能力的影响,探讨了混凝土宏观力学性能(如应变软化和剪胀等性质)的细观机制.     

煤岩强度及变形特征的微细观损伤机理

利用MTS815.03电液伺服岩石力学试验系统和S250Mk3扫描电镜对三种煤岩性能及形貌进行分析观察,采用损伤力学分析方法对煤岩强度和变形特征的微细观机理进行了研究.结果表明,煤岩微细观损伤变量对其宏观力学参数影响很大,同为石炭二叠系兖州煤田的鲍店矿3煤和许厂矿3煤的原生损伤变量分别比新河矿3煤减少68·5%和50·6%,其单轴抗压强度分别增加224·8%和109·9%,弹性模量分别增加147·3%和66·9%.同时,随损伤变量减小,煤的单轴压缩破坏逐渐由塑性向脆性转变.煤岩宏观力学性质与其微细观损伤密切相关.     

一个可能的糜棱岩原岩多孔介质模型的形成及其数值分析

糜棱岩是一种动力变质岩,其独特的形成机制使其成为一种具有丰富地质信息的载体.糜棱岩的研究在理论和实践上都具有重要意义,对其观测研究越来越受到地质学界的广泛关注.建立糜棱岩原岩混合粒径和晶粒等径多孔介质模型并进行了有限元计算,分析发现:在糜棱岩的产生条件下多孔介质破碎是完全可能的,计算结果解释了糜棱岩中的一系列地质现象.     

双滚筒采煤机动力学分析及力学模型建立

为保证采煤机安全可靠的工作,满足其机械动态特性和低振动要求,以双滚筒采煤机整机为研究对象,对其受力进行分析。依据采煤机的实际情况和工作状态,假设:采煤机无故障运行;各部分的质量分布均匀且为刚体;并且通过无质量的弹性元件连接,阻尼为粘性阻尼。在此基础上,建立了双滚筒采煤机整机的力学模型。此模型为数学模型的建立奠定了基础,为进一步对采煤机进行动态分析创造了条件。     

不同应力条件下爆破开挖对围岩损伤效应的数值模拟研究

根据芦岭矿的工程地质资料,拟定了硬岩和软岩的典型物理力学参数,并依托芦岭矿现场爆破参数,结合ANSYS/LS-DYNA软件,通过隐式-显式连续求解,完成了不同初始应力条件下硬岩和软岩巷爆破开挖的模拟. 计算结果表明,在5~25 MPa应力水平时,随着地应力的增加,近爆腔处围岩的损伤程度并不发生变化,而远离爆腔处围岩损伤程度明显减小,地应力对爆炸载荷所造成损伤抑制作用明显;相同爆破参数下,软岩爆破较硬岩更易受地应力的作用.     

断续节理对岩体力学性能的影响

采用颗粒流数值模拟程序,建立不同节理状态的岩石试样模型,对其进行双轴试验模拟,从岩桥长度、节理长度和倾角三个方面对断续节理影响下的岩体破裂形式和力学性质进行了数值模拟分析.岩桥的破裂方式为翼裂纹扩展下的拉剪复合破坏,模型破裂大致经历了翼裂纹的扩展、次生裂纹的延伸以及岩桥的贯通三个过程,而且表现出明显的蠕变特性以及延性破坏.岩桥长度的变化对峰值强度和弹性模量影响较小;相比岩桥长度,节理岩样的力学特性对节理长度更加敏感.对于不同的节理倾角,岩石试件表现出不同的初始破裂形式,0°倾角岩样的破裂方式为翼裂纹的扩展和次生裂纹的延伸,中间岩桥没有被贯通,15°倾角岩样的初裂强度和峰值强度最大.     

基于拉-压损伤模型的爆破漏斗动力响应分析

以爆破漏斗试验为对象,建立基于H-J-C(JOHNSON_HOLMQUIST_CONCRETE)损伤模型并考虑岩体拉伸损伤的拉-压动力损伤本构模型,运用LS-DYNA软件,在构建动力有限元模型的基础上,研究爆破漏斗的形成过程,分析岩体的动力损伤特征,并与实测数据进行对比。研究结果显示:该模型的计算结果与理论和试验的结果相符,拉-压损伤动力模型可较好地反映岩体的动力损伤特征;通过与实测结果的对比分析揭示爆破漏斗形成机理和岩体的破坏形式;自定义的岩体拉-压损伤模型具有一定的工程应用价值。