断裂力学和疲劳问题解题指导

本书对134个断裂力学和疲劳问题给出逐步的解题指导。全书分为两部分，A部分断裂力学，含84个问题，分为8节，第1节线弹性应力场，含16个问题；第2节弹-塑性应力场，含9个问题；第3节应变能释放率，含8个问题；第4节临界应力强度因子准则，含9个问题；第5节J-积分和裂纹张开位移断裂准则，含14个问题；第6节应变能密度断裂准则和混合型裂纹扩展，含21个问题；第7节动态断裂，     

岩石损伤本构模型及稳定性分析中的应用

从损伤力学出发,考虑Mohr-Coulomb准则的损伤门槛以及Hoek-Brown强度准则的残余应力,基于岩石强度的Weibull分布假设,提出一种新的岩石损伤本构模型。结果表明此岩石损伤模型能较好地反映岩石应力-应变全曲线;通过损伤模型对岩体强度与变形规律的分析,计算出CDP模型参数,用ABAQUS进行数值模拟。从能量的角度研究结构的破坏过程,用最大弹性变形能来判别结构破坏。结果认为岩体的强度破坏实质上是稳定性问题,属于极值点失稳;并结合塑性区贯通验证合理性,对于研究岩石、混凝土损伤及稳定性有一定的参考价值。     

岩石声发射参数与断裂力学参量的关系研究

依据声发射测试原理及断裂力学基本理论,导出了低脆性岩石声发射总数N与应力强度因子K_I关系的一般表达式。分析表明:N并非与K_I~n成简单的比例关系,但如果K_I取值范围满足2K_(I0)≤K_I≤8K_(I0)相似文献   

炸药破碎岩石能量利用率的研究

以爆炸动力学理论和岩石断裂理论为基础,分析了岩石破中的能量平衡问题,并给出了炸药破碎岩石能量利用率的计算方法。理论分析表明,平均爆破块度随岩石的单位表面能的增加而增加;计算结果表明,炸药破碎岩石能量利用率仅占炸药总能量的百分之十左右。     

一种基于能量准则的结构遗传设计方法

提出一种基于能量准则的结构遗传设计方法,针对有位移及应力约束的桁架结构。引入准精确惩罚函数来处理约束,应用应变能密度准则,以应变能密度最大作为目标函数来构造适应值函数,并分别与质量最轻为目标函数和应用传统惩罚函数方法的遗传设计结果进行了比较。     

断裂力学中复应力函数的新解法

利用复解析应力函数在裂纹两侧取不同值的特点给出了数学弹性力学中复应力函数的另一简单解法.     

岩石全应力应变微观破裂模型

根据岩石的破裂机理，本文提出了在单轴压力下的全应力应变关系的微观破裂模型。该模型是以三种变系数Ｋ（ε，ｘ）、Ｒ（ｘ）、Ｂ（ｘ）分别所对应的弹簧元件、滑动元件及断裂元件为模型的基本元件组成单位块体模型。模型模拟变形和累进破裂中的应力应交关系。     

岩石与砂浆界面裂缝断裂准则的研究

用杂交元法计算了双材料界面裂缝试件的应力强度因子，采用梁型试件研究了岩石与砂浆界面裂缝的断裂准则．得到了岩石与砂浆界面裂缝临界断裂曲线方程；发现在一定的受力及强度条件下，界面裂缝沿交界面扩展     

岩石三轴实验中的应力路径与应力应变分析

通过对砂岩、大理岩、角砾大理岩三轴实验中应力路径与应力-应变分析,揭示了在各种试验应力环境中大多数岩样的最大主应力方向的应变为最大;保持围压快速卸荷轴压时出现了-ε1,及与围压无关的岩石弹性泊松比等现象.建议采用以LVDT控制模式保持轴向位移方式下卸围压来模拟人工开挖工程引起的隧道围岩应力重新分布现象.     

岩石承载特性及其稳定性的研究

本文着重研究圆柱形平底压模的底座尺寸对岩石应力状态的影响,研究结果表明,当底座尺寸增加时,岩石破坏形式从整体剪切破坏变为局部剪切破坏,然后变为冲剪破坏。在此基础上,对岩石承载的稳定性问题也作了简要讨论,图7,参4。     

岩石动态断裂韧性测试的失稳判据研究

根据应力强度因子和断裂韧性的定义,研究并分析了应力强度因子的影响因素;表明试件的几何尺寸和物质材料的应力强度水平对应力强度因子起着决定性因素。辨明了起裂韧性、断裂韧性和止裂韧性的区别与联系;针对断裂K准则,提出了动态断裂韧性测试中的失稳判据,即dσ/dt=0,得到了试件所受的最大载荷对应于裂纹的失稳判据;并通过SHPB冲击装置,对这个失稳判据进行了验证。发现在8.0×10~4到35×10~4MPa·m~(1/2)s~(-1)的加载速率范围内,试验所用玄武岩的动态断裂韧性随着加载速率的增大而增大的规律。     

混凝土重力坝坝踵区的断裂分析

采用重力坝坝型试件作断裂实验，试验结果证明：重力坝坝踵的断裂分析不能只由应力强度因子来确定，应考虑非奇异项应力对断裂的影响，考虑应力表达式取多项的最大拉应变准则同试验结果较吻合。针对空间断裂问题主要推导了应变能密度准则的简化形式。     

柔性片撕裂试验的断裂力学分析

本文利用断裂力学中应力强度因子及能量释放率的观点,研究了柔性片撕裂试验,给出了临界撕裂力与临界应力强度因子(临界能量释放率)的关系,为预估各种撕裂的可能,提出可能的方法。     

岩盐水力压裂的破裂判据

岩盐的基本力学特性和破坏特征的实验结果表明,岩盐是一种“杨氏模量/强度（E/S）”比值极低的特殊软岩,其破坏遵循变形破坏准则,根据最大拉应变强度理论建立了岩盐水力压裂时计入铅直应力效应的破裂判据,并建议一般应采用单轴压缩实验来确定临界拉应变值,该判据与实验结果极为一致,适应于各种应力状态政下任何具有较小E/S比值的软岩。     

富氏级数在力学计算中的应用

本文由能量原理出发,将结构的位移或应力函数展开成富氏级数,从而计算出结构或系统的弹性应变能及总势能。并利用最小势能原理确定富民级数中的待定系数,最后求得位移或应力的分布函数近似值。     

混凝土三维断裂临界曲面研究

本文对按应变能密度理论和最大拉应变理论所推导出的两个三维复合型断裂临界曲面作了简要介绍.并叙述了以35组混凝土试样进行Ⅰ-Ⅱ、Ⅰ-Ⅲ和Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型各种复合型断裂破坏试验为依据所得出的混凝土材料的两个试验临界断裂曲面.结果表明,按最大拉应变理论所得到的理论临界曲面和试验临界曲面相当接近.由本试验所得到的临界断裂曲面,及其拟台的经验判据式为判别含各种复台状态裂纹的工程构件中的裂纹是否会失稳扩展,提供了一个准则.     

压剪应力状态下脆性岩石复合断裂准则的研究

本文报告了南桐大理岩、嘉陵江石灰岩和南桐须家河组细粒砂岩在两种压剪应力途径下复合断裂的实验结果;讨论了脆性岩石在不同应力途径下的断裂机制和破裂形式, 理论分析和实验结果表明:岩石在压剪应力途径下的脆性断裂准则可以表示为: AK_I~2+BK_IK_(II)+K_(II)~2+CK_I=β(K_(I·IIc))~2     

关于某些断裂力学问题分析方法的探讨

本文对裂纹问题提出了一组方案。对于弹性裂纹问题,本文推广了钱伟长在奇异项上叠加普通有限元的方法,使之可用于Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅰ、Ⅱ混合型裂纹的应力强度因子的计算;对于弹塑性裂纹问题,本文给出了一种求解平面应变Ⅰ型裂纹近似解析解的方法。     

岩石力学性质正交各向异性实验研究

在传统的石油工程岩石力学分析中,大都将地层简化为正交各向异性、横观各向同性性质。在深入分析深层岩石力学所涉及的石油工程背景的基础上,利用现场实钻岩心进行了岩石力学性质正交各向异性实验研究。结果表明,沿垂直于井眼轴线平面上,岩石力学性质的各向异性是客观存在的。而且,在某些极端地质环境下,其各向异性的程度还比较强烈,不能简单的将地层考虑为横观各向同性性质。     

基于扩展二相杂交应力有限元法的两相材料界面裂纹断裂力学分析

实际应用过程中,由于复合材料界面两侧各相材料性能各异以及制造过程中存在的缺陷,在外载荷的作用下,界面处产生大量初始微裂纹进而扩展相交形成宏观裂纹最后扩展贯通导致结构失效。因此,对于界面裂纹的分析研究对优化复合材料,提高其应用性能及可靠性是十分重要的。提出了一种扩展二相杂交应力有限元法,通过构建包含边界裂纹、水平中心裂纹以及倾斜裂纹的两相材料的扩展二相杂交应力有限元单元模型对界面裂纹进行断裂力学分析。应用Lagrange乘子法将各个界面裂纹面面力为零边界条件和未断裂界面的面力连续条件引入修正余能泛函中,在每一相材料域内假设高阶多项式应力函数,充分考虑界面形状的影响,构建互作用应力函数,引入双材料界面裂纹裂尖附近奇异应力场函数。基于Fortran程序求解后得到单元应力场,采用最小二乘法计算了界面裂纹的应力强度因子。通过该方法得到的数值模拟结果和传统有限元分析的数值结果进行比较,验证该方法的有效性和准确性。