水化硅酸钙力学参数跨纳-微观尺度计算方法

为了准确高效地基于分子动力学模拟计算微观尺度高、低密度水化硅酸钙(C—S—H)的力学参数,选用7种常用的C—S—H晶体类似物结构和三种多孔介质力学模型进行对比分析研究。首先在纳观尺度通过分子动力学模拟得到C—S—H晶体类似物结构的体积模量、剪切模量、弹性模量和泊松比四个力学参数;并与第一性原理计算得到的结果进行对比,以此为基础,再应用多孔介质力学模型计算获得微观尺度高、低密度水化硅酸钙的相应力学参数;并与已有文献实测的高、低密度水化硅酸钙弹性模量进行验证。结果表明,与第一性原理计算相比,6种Tobermorite晶体结构模型的力学参数计算平均误差约20%; Jennite晶体结构模型计算平均误差达59%。采用C—S—H晶体类似物结构Tobermorite 14,结合Mehta或张俊彦的多孔介质力学模型进行模拟计算,效果最佳。C—S—H晶体结构类型对C—S—H跨纳-微观尺度力学参数准确性影响最大。提出的基于分子动力学模拟和多孔介质力学模型进行水化硅酸钙力学参数跨纳-微观尺度计算方法,避免了采用大规模分子动力学模拟获得高、低密度水化硅酸钙的微观力学参数,计算效率高且结果可靠。     

重金属镉污染对土体力学特性的影响及机理分析

为了研究重金属镉(Cd)对土体力学特性的影响规律及其微观机理,开展了不同Cd含量污染土强度、渗透、剪切特性、压汞和扫描电镜试验研究。力学特性试验结果表明:重金属Cd会劣化土体力学特性;随着Cd含量的增加,土体的抗压强度、剪切强度和黏聚力显著降低;而渗透系数、内摩擦角明显增大。扫描电镜试验结果表明:Cd使土颗粒发生团聚,Cd污染土出现大的团聚体,大颗粒增多,土体表面变得比较粗糙,土颗粒之间的接触形式增多,出现点-面接触和边-面接触;且团聚体间的孔隙较大。压汞试验表明:随着Cd含量的增加,污染土中孔径大于1μm的孔隙体积明显增加。污染土的微观结构和孔隙分布的改变是Cd污染土力学特性变化的本质原因。     

基于Minkowski泛函和K-means聚类算法的岩石类型划分

数字岩心技术的发展和计算科学、物理学、统计学、油藏工程等多学科的交叉融合,为基于数字岩心图像的岩石类型的精细划分提供了一种新的方法。基于micro-CT物理法成像处理后获得的砂岩数字岩心图像,运用闵可夫斯基泛函作为基于数字岩心图像的岩石物性特征的综合表征参数;并结合K-means聚类算法,可以达到基于数字岩心图像的岩石类型的精细划分和获得基于精细岩石类型层次系统的目的。对于后续基于精细岩心层次系统岩心物性参数的模拟和粗化具有十分重要的意义。     

溶液对斑岩铜矿废石的浸蚀机理及其力学特性

基于直接作用、间接作用、复合作用3种传统微生物浸矿机制,结合堆浸体系内细菌种类(吸附细菌、游离细菌)、废石结构、Fe3+迁移特征,提出直接-间接作用和间接-接触间接作用微生物浸蚀机制,探讨浸出过程废石力学损伤机理;将溶液对废石的生化侵蚀划分为溶蚀、沉淀胶结、结晶膨胀3个阶段,分析不同阶段废石力学性质的变化趋势.研究结果表明:废石在酸性溶液中浸泡45 d后的破裂裂纹比未浸泡、浸泡15d、浸泡30 d的废石要复杂、曲折;浸泡45 d后,废石黏聚力降低87.7％,废石破坏时的剪应力和正应力均降低一半;浸泡后废石表面铜矿物等物质被溶解,表面微裂隙及孔洞得到进一步发育和扩展.     

节能砌块隐形密框墙板的弹性常数及刚度计算

为了解决节能砌块隐形密框墙板材性复杂、弹性常数不易确定的问题,在6片比例为1/2的隐形密框墙板拟静力水平加载试验以及数值模拟的基础上,通过对墙板特殊构造的分析,利用复合材料力学的知识,按照截面上混凝土含量不变的原则,介绍单向纤维加强方法,在此基础上,将节能砌块隐形密框墙板等效为正交各向异性的双向纤维加强复合材料,建立墙板的复合材料力学模型;提出墙板等效弹性常数的理论计算公式;进而将墙板简化为各向同性的计算模型,给出墙板弹性常数的实用计算公式,为节能砌块隐形密框墙板的实用弹性刚度计算公式提供必要的参数.将理论计算与试验结果进行对比分析,对墙体的弹性抗侧刚度的计算公式进行修正,提出适合于节能砌块隐形密框墙板的弹性抗侧刚度的计算公式.研究结果表明:由等效复合材料力学简化模型推导的弹性常数及刚度计算公式具有一定的理论依据和实用价值,能够满足实际工程计算需要.     

单轴加载岩石损伤及声发射特性非均质效应的数值试验

为研究岩石非均质性对其力学特性的影响,运用岩石真实破裂过程分析软件RFPA2D,并采用岩石单轴常位移加载方式,分析不同均质度条件下岩石损伤演化模式和声发射特性.研究结果表明:均质度对岩石力学特性影响显著,随着岩石均质度的增高,岩石单轴加载损伤演化模式由延性向脆性过渡,宏观破裂弥散性降低,岩石峰值强度不断增大,当均质度大于30时,岩石峰值强度基本趋于稳定;岩石均质度较低时,单轴加载条件下岩石声发射体现出强度低、事件频率高的声发射特性,均质度增高时,岩石声发射强度也进一步提高,并且突变性增强.     

大跨越输电线路导地线力学计算软件研究

大跨越输电线路杆塔高、档距大,导地线各点高度不同,各点的风压也不同,当气象条件发生变化时,温度、荷载的改变将引起各档应力、档距改变。若采用常规的平均高度法和代表档距法计算大跨越导地线力学特性,将导致较大误差．本文采用积分法计算大跨越耐张段导地线各档风荷载,进而精确计算各气象条件下的应力和档距改变量,以VisualBasic6．0作为软件开发工具,Access2003作为软件的数据源,开发了一套完整的大跨越输电线路导地线力学计算软件．软件不仅可以完成复杂的导地线力学计算,而且大大提高了计算效率和准确性．     

基于图像处理与神经网络的岩石组构识别

针对岩石薄片组构鉴定的复杂性问题,基于岩石薄片数字图像的数值分析,提出一个自动进行岩石组构识别分类的系统方法:使用图像处理技术对岩石薄片的灰度数字图像进行特征提取,将其作为神经网络的输入,网络输出是图像对应的岩石组构类别;使用来自鄂尔多斯盆地苏里格地区的100幅岩石薄片图像进行实验,神经网络的训练集、验证集和测试集随机分为70、15和15幅图像,测试结果表明自动识别岩石组构的正确率达93.3％.该方法对于地学问题具有较好的综合判别能力,可以快速和准确地进行岩石组构识别.     

早期的中国科学院力学研究所——谈庆明研究员访谈录

谈庆明研究员回顾了中国科学院力学研究所从创立(1956年)到扩张(1958年),从调整(1961年)到“文革”的早期变迁历程.包括朱兆祥、林鸿荪帮助钱学森和钱伟长建所的贡献,钱学森、郭永怀的办所思想,“反右派”、“大跃进”、“除四害”、“超声波化”、“四清”等政治运动对力学所的冲击,爆炸力学学科在力学所的诞生和第一个发展高潮,郑哲敏、钱寿易的学术贡献等.     

基于单层纤维失效准则的FRP型材-混凝土组合梁极限承载力计算与试验

为研究FRP型材-混凝土组合的梁失效模式与承载能力,提出了一种基于单层纤维失效准则的组合梁极限承载力计算方法.首先,分析了FRP材料特性、铺设方式、界面连接等对组合梁结构性能的影响,揭示了FRP型材-混凝土组合梁失效模式多样性的规律.然后,基于FRP型材失效和混凝土桥面板失效,将各类破坏模式归纳为2类.最后,采用细观力学方法,建立了各单层纤维所承受的应力计算公式.针对3片FRP型材-混凝土组合梁,进行了单调荷载作用下的破坏性试验.试验结果表明,承载能力计算结果与试验结果吻合较好.所提方法可较为准确地判定组合梁失效模式,简化了FRP型材-混凝土组合梁的计算复杂度,适用于由FRP纤维破坏引起的结构失效.