垂直界面裂纹断裂力学问题的实验研究

用实验方法研究了具有垂直界面方向裂纹的界面断裂力学问题．根据实验结果对裂尖区域的奇异性性质、角位移分布、应力强度因子等进行了分析,并将实验结果与理论结果进行了比较和讨论     

沿厚度非均匀复合材料的动态断裂力学研究

对于非均匀复合材料中多个裂纹的动态断裂力学问题，提出了一种分析方法，假设复合材料为正交各向异性并含有多个垂直于厚度方向的裂纹，材料参数沿厚度方向为变化的，沿该方向将复合划分为许多单层，假设单层材料参数为常数，Ｆｏｕｒｉｅｒ变换法，在Ｌａｐｌａｃｅ域内推导出了控制问题的奇异积分方程组并用虚位移原理求解，然后利用Ｌａｐｌａｃｅ数值反得刺裂纹尖端的动态应力强度因子和能量释放率，作为算例，研究了带有两个裂     

压缩作用下岩石预置裂隙贯通机制的研究

运用岩石破裂过程分析系统(RFPA2D),结合室内实验研究了预置双裂隙试样在不同岩桥倾角影响下的破坏过程及裂隙的贯通机理.对单轴加载下岩桥断裂特征的研究表明:随着岩桥倾角(0°~90°)的增加,贯通模式呈现由压剪混合贯通过渡到剪切贯通最后到拉伸贯通的趋势.从贯通强度和能量的角度,分析了岩桥倾角分别为0°、30°、60°、90°下的贯通模式,研究了岩桥长度、非均匀性对裂纹扩展的影响.结果表明:岩桥倾角为0°时,贯通强度最高;岩桥倾角为60°时,贯通强度最低;随着岩桥长度(8mm~42mm)的增加,贯通由简单模式过渡到复杂贯通最后到未贯通;当均匀性系数较小(m=3),即均匀程度较低时,裂纹往往沿着强度较弱的部位进行扩展,裂纹路径较为曲折;当均匀程度较高时(m=7、m=15),主裂纹路径较为集中,宏观上表现为越来越光滑.     

动态载荷下功能锑度复合材料的圆币形裂纹问题

研究了动态载荷下功能梯度材料中的圆币形断纹问题,假设材料为横观各向同性,并且含有多个垂直于厚度方向的裂纹,材料参数沿轴向（与裂纹面垂直的方向）为变化的,沿该方向将材料划分为许多单层,各单层材料参数为常数,利用Ｈａｎｋｅｌ变换法,在Ｌａｐｌａｃｅ哉内推导出了控制问题的对偶积分方程组,利用Ｌａｐｌａｃｅ数值反演,得出一裂纺尖端的动态应力经度因子和能量释放率,研究了含两个裂纹的功能锑度接头结构,分析了材     

自紧身管临界裂纹尺寸的概率断裂力学研究

基于概率断裂力学理论和Mome Caflo模拟方法,本文进行了自紧身管临界裂纹尺寸的可靠性研究。自紧身管内表面的疲劳裂纹考虑为半椭圆形式。裂纹尖端处的应力强度因子由内压和自紧残余应力共同产生。自紧残余应力采用了符合身管材料具有强化和包辛格效应性能推导的公式计算,它产生的应力强度因子通过权函数方法得到。根据断裂准则,可计算出自紧身管的临界裂纹尺寸。实例分析表明,对数正态分布为临界裂纹尺寸的最佳分布,同时给出了在各种置信度和可靠度下自紧身管的临界裂纹尺寸。     

聚碳酸脂板快速扩展裂纹的弹塑性研究

本文实验观察研究了聚碳酸脂板Ⅰ型裂纹失稳扩展的特征.由修正的 Dugdale 窄带屈服模型,用实验-数值计算混合法确定了动态延性裂纹顶端附近的应力场参数.理论计算与实验测定结果相符合.本文的工作对研究延性断裂机理及裂纹扩展准则的研究是有意义的.     

人工智能在断裂力学的应用——裂纹识别、诊断及预测

在过去的二十年里,人工智能学者不断开发新的技术及方法应用于解决工程问题。虽然许多学者已经成功应用这些人工智能技术及方法解决工程问题,但是目前还没有相关文献系统地介绍这些技术及方法在断裂力学中的应用与发展。主要介绍了经典断裂力学的发展以及成果,并归纳总结近年来人工智能方法在断裂力学中的应用,将其成果细分为三类,包括失效模式识别,损伤和失效的检测及诊断和断裂参数的表征、反演和预测。详细讨论了人工智能方法在上述三个方面的应用情况。最后分析了这些人工智能方法在断裂力学领域中的优点及不足并提出了未来可能的研究方向。

     

幂硬化材料中准静态定常扩展裂纹的研究

本研究根据问题的支配方程组以及高-黄假设对幂硬化材料中裂纹的准静态定常扩展作了渐近分析,文中从扩展裂纹尖端附近的弹性变形与塑性变形必须保持平衡的观点对反平面应变、平面应变和平面应力三类裂纹作了统一的考察与分析,裂尖附近应力场确定为(1n r)~(2/(n-1))阶奇性,并对前两类裂纹问题作了渐近分析,指出:根据本文分析结果及文献中习用的组装渐近场的方法,可以获得无强间断的,Ⅲ型裂纹和平面应变I型裂纹的最低阶渐近解。按本文所用本构关系,硬化指数n及无因次材料常数(σ_y/E)/ασ_y~n或(σ_y/G)/ασ_y~n对渐近场的角分布都有影响。     

谱载荷下疲劳裂纹扩展随机规律的实验研究

简要介绍了谱载荷下疲劳裂纹扩展试验的理论基础、方法和过程.讨论了各种数据处理方法对参数估计的影响,研究了疲劳裂纹扩展的随机规律.由试验得到的疲劳裂纹扩展试验数据估计了裂纹扩展方程的参数,计算出结构可靠度曲线.通过对试验结果的分析验证了以下结论:以时间为参量的裂纹扩展随机过程模型和以裂纹长度为参量的模型在一定条件下是统一的;数据处理方法的选择与可靠性分析的结果有密切的联系;裂纹扩展寿命受裂纹扩展随机过程相关性的影响.     

一种裂纹扩展的递推分析方法及其Matlab实现

利用映射函数法将裂纹扩展动域变分问题化为定域变分问题,从最小势能原理出发推出裂纹扩展的递推积分方程,进一步用有限元法求得递推代数方程,用Matlab语言实现了裂纹扩展仿真算法,该算法不必在每次裂纹扩展后中进行裂纹物体的重构和网格的重分,有一定的实用价值.     

岩石压剪断裂核的试验研究

本文介绍了岩石压剪断裂试件切口端部微裂区的研究成果。通过白光散斑,光弹贴片测试及切片镜检,查明了该微裂区呈不对称的桑叶状,其内部岩石晶粒碎裂,形成多条裂纹,岩石压剪主破裂面沿微裂区边界面扩展。在上述结果基础上,提出了描述该微裂区的岩石压剪断裂核的形状方程。     

构造重力扩展机制的地质力学模拟研究

本文采用相似材料的地质力学机制模拟试验再现并验证了西安地裂缝的构造重力扩展机制，得出了构造重力扩展机制是西安地裂缝形成的根本成因，同时还得出了工程建筑物只要避开地裂缝一定距离就可以安全布置，以及西安地裂缝最大可能延深为老第三系地层的中上部等重要结论，初步揭示了现今西安市异常地面沉降的成因，具有一定的理论价值和社会效益。     

岩石蠕变断裂特性的试验研究

以一类红砂岩为例对蠕变条件下岩石裂纹的起裂和扩展的机理、准则进行了试验研究和理论分析．试验结果表明,岩石裂纹常常在初始应力强度因子KI小于断裂韧度KIC的情况下,经过一段时间的持续蠕变变形产生裂纹起裂和扩展．当然,初始应力强度因子KI小于断裂韧度KIC是有限度的,KI不得小于另一固定值KIC2,KIC2表征了岩石在蠕变条件下抵抗裂纹起裂和扩展的能力,而且其值小于KIC,可称之为蠕变断裂韧度．在岩石工程的设计和计算中,KIC2是一个重要参数．     

岩质高边坡卸荷带形成及其工程性状研究

首先针对边坡开挖或河谷下切的卸荷过程, 讨论了边坡应力场的分布, 提出了边坡二次应力的“驼峰应力分布”规律。在此基础上, 分析了伴随边坡二次应力场的形成, 岩质高边坡卸荷带的形成机理。进-步, 结合三峡船闸高边坡的开挖和监测实践, 讨论了卸荷带的工程地质意义及其力学性状表现。最后, 利用本文的基本观点, 对三峡船闸高边坡卸荷带进行了合理的数值模拟研究。     

岩土材料细观、宏观强度参数的关系研究

岩土材料细观与宏观概念的界定有个相对尺度的区别.当前对于岩土体宏观与细观参数间规律的探索主要集中在本构关系和计算分析两个方面.论文利用颗粒流,设计了无摩擦作用下3个颗粒间黏结强度增加、弱黏结和强黏结作用下19个内摩擦角在0-90度单调增加等共计41组单轴压缩数值试验.分析发现:(1)颗粒间黏结强度的增加,使得粒间较难破裂,微裂纹数量急剧减少.(2)黏结强度一定时,45度前后破坏模式截然不同,与剪切破坏角有关.(3)强黏结峰后曲线跌落明显,脆性破坏特征明显.(4)颗粒间强度参数的变化,不改变能量转移模式,黏结强度的改变使得应变能占输入能量的比例提高,即材料破坏的塑性渐变减小.弱黏结时,随着内摩擦角的增加应变能占输入能量比例逐步减小.强黏结时,应变能占输入能量比例近似,减小不明显.     

GIS支持下降雨滑坡的启动机制研究与数字仿真

大气降雨对滑坡体的含水量和容重均有影响, 该影响具有一定的时间进程, 同时滑坡滑带土的含水率对内摩擦角和内聚力均有一定的影响。本文提出了滑坡启动的两种不同机制。通过降水滑体含水率滑体容重、滑带土内摩擦角、内聚力以及它们与滑坡稳定系数的定量关系及其时间效应, 建立起滑坡启动的速度、推力、方向和启动时间的预测、预报模型。     

绝热剪切损伤和破坏的数值模拟研究

绝热剪切破坏是冲击载荷作用下金属材料中经常出现的一种重要破坏模式,尽管已经在实验中观察到了绝热剪切带内部的损伤现象,但是在理论和计算模型中往往还只是考虑它的热软化效应,对与之伴随的损伤破坏效应却鲜有讨论.该文在前人实验的基础上,提出了一个适用于绝热剪切带内部微孔洞损伤发展的演化方程,并在本构方程中同时考虑了温度和损伤对材料的影响,成功地模拟出了绝热剪切带的热软化效应和损伤破坏效应.     

强震条件下双面坡变形破坏机理的振动台物理模拟试验研究

5·12汶川地震引发了数以万计的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。为了研究双面坡在强震条件下的动力响应规律,本文在大量野外调查的基础上,采用振动台物理模拟试验手段,设计完成了四类11个模型试验,从改变模型的坡度和坡顶宽度、软岩硬岩结合、阶梯状坡形等角度,较系统地研究了双面坡在强震作用下的响应规律。试验结果显示：强震条件下地震水平惯性力是导致边坡破坏的主要原因; 在地震情况下边坡变形破坏表现出明显的初动破坏效应; 振动过程中双坡具有明显的共剪效应,坡面为阶梯状时其共剪效应更明显; 坡体结构为上软下硬时下部硬岩对振动具有一定的放大效应,上硬下软时坡体易整体偏移产生变形破坏。试验结论与实际情况基本符合。     

岩石类材料峰后滑移剪膨变形特征研究

以某金属地下矿山采场巷道围岩中两种典型的破裂岩石为研究对象,共取14块有代表性的岩石试件,在MTS815．3电伺服岩石力学试验机上进行峰后循环加卸载试验,结果表明：岩石峰后出现破裂块体之间的摩擦滑移特性。峰后区v（ε3／ε1）一般均大于0．5。     

顺层蠕动边坡变形破坏机理及稳定性动态分析

本文以阜新海州露天矿边坡为例, 分析了边坡变形规律和破坏机制。在弱层流变试验的基础上, 建立了弱层流变力学模型, 通过确定加速蠕变阶段来临的极限应变量和应变速率, 建立了弱层长期强度的时间效应方程, 对于不同边坡工况进行了动态稳定性评价, 为采取抗滑措施控制蠕动边坡的变形破坏发展提供了科学依据。最后提出了一个边坡加速蠕变阶段来临的预测预报方法, 分析结果和实测资料较为一致。