危岩主控结构面疲劳断裂寿命计算方法

危岩的破坏机理和安全性受控于危岩主控结构面．通过计算危岩主控结构面在自重、裂隙水压力及地震力作用下的Ⅰ型及Ⅱ型应力强度因子,建立了主控结构面临界长度计算方法;把主控结构面内的裂隙水压力视作交变荷载,通过计算其对主控结构面应力强度因子的贡献,遵循P-M准则运用Paris疲劳方程建立了处于临界状态条件下主控结构面的疲劳断裂寿命计算方法,并通过疲劳断裂试验确定了三峡库区万州地区典型长石石英砂岩的疲劳系数C值和m值．     

高烈度下双裂缝主控结构面危岩的断裂破坏机制分析

灰岩地区危岩具有典型类砌体结构特征,结构面发育复杂,其破坏本质是主控结构面在荷载作用下的断裂扩展失稳问题.基于地貌演化分析了灰岩地带陡崖复杂结构面形成与演化,获得了双裂缝主控结构面危岩的地质模型.构建了此类危岩的力学模型和断裂力学模型,按照最大周向应力准则,基于危岩自重、裂隙水压力及地震荷载作用,构建了双裂缝主控结构面危岩的断裂稳定系数表达式.通过案例分析验证了其合理性;各烈度对应的断裂稳定系数随贯通度增加而下降,基本地震烈度为Ⅷ度和Ⅸ度时,危岩处于不稳定状态;危岩稳定性受到主控结构面的裂隙贯通度与地震诱发的耦合作用影响,临界失稳贯通度随地震烈度的提高而降低;Ⅶ度地震的临界失稳贯通度理论值为25.8%,略小于贯通度实际值27.7%,略偏安全,其建立的断裂稳定系数表达式具有较好的适用性.研究结果可为推动此类危岩合理化防治提供重要的理论支撑.     

考虑地震力方向的倾倒式危岩可靠度分析

侧向卸荷作用导致高陡边坡发育大量危岩体,危岩体在降雨、地震作用下易发生失稳破坏,判断其失稳的概率对危岩防治具有重要意义.该文以倾倒式危岩体为例,建立了考虑地震力作用方向下最危险方向的物理力学模型,利用函数极值理论建立了最危险地震力作用方向的表达式,结合可靠度理论建立了倾倒式危岩体可靠度指标、失稳概率表达式及判断标准.通过对重庆南川金佛山危岩体案例的分析表明:工况1的最危险地震力作用方向与水平方向的偏转角θ在5°范围内,工况2的最危险地震力作用方向与水平方向的偏转角θ在10°左右;危岩体最危险作用方向不是一个固定角,其值与危岩体形态、裂隙水作用力大小、岩腔深度等有关.当主控结构面裂隙长度较小时,最危险地震力作用方向与水平夹角很小,随主控结构面裂隙长度增大,最危险地震力作用方向与水平夹角显著增大;危岩体失稳概率随主控结构面裂隙长度增加而增大,工况2较工况1增大幅度更明显.该研究成果对危岩的防灾减灾具有重要意义.     

非饱和膨胀土的结构损伤模型及其在土坡多场耦合分析中的应用

针对原状膨胀土对气候变化反映敏感的特点和其具有胀缩性、裂隙性、超固结性等力学特性,以非饱和土力学和损伤力学为基础,建立了一个非饱和膨胀土的弹塑性损伤本构模型及相应的固结模型．把原状膨胀土看成是由未损部分和损伤部分的复合体,未损部分用非饱和土的非线性本构关系描述,损伤部分用损伤演化方程和两个屈服面（即,加载屈服面和剪切屈服面）描述．其中的损伤演化方程包括加载引起的损伤和干湿循环引起的损伤两个方面,用作者研制的CT-三轴试验确定．设计了相应的有限元程序UESEPDC;对非饱和膨胀土边坡进行了三相多场耦合问题的数值分析．分析分为4个阶段,得到了边坡在每一分析阶段的应力场、位移场、孔隙水压力场、孔隙气压力场、含水量场、基质吸力场、结构损伤演化场和塑性区扩展的动态图,较好地揭示了膨胀土边坡在开挖和气候变化条件下逐渐发生失稳滑动的现象及其机理．     

损伤对粘弹性矩形板非线性动力特性的影响

研究了考虑损伤效应的粘弹性矩形板在横向周期载荷作用下的非线性动力学问题．基于Von Karman方程、Boltzmann叠加原理和连续损伤力学理论,建立了以中面位移表示的考虑损伤效应的粘弹性薄板的非线性动力学方程,然后,应用有限差分法和Newmark法进行求解,并与相应的文献作出了比较．具体讨论了外载荷参数和板的几何尺寸对含损伤效应的粘弹性板非线性动力响应的影响．数值结果表明,考虑损伤效应时,结构的非线性动力响应会发生显著的变化．     

环境自然激励下一种结构损伤在线识别方法

提出了一种环境自然激励下工程结构损伤识别方法,该法仅仅通过结构的输出数据识别结构的损伤．首先在结构完好的情况下,通过结构的输出数据识别外部统计参数;然后在结构损伤情况下,通过结构的输出数据识别结构的损伤分布函数．给出了识别结构损伤的理论模型和计算方法．数值仿真结果表明,该方法具有较高的辨别率和计算精度,能够使用在桥梁和建筑的健康监测中．     

带空洞损伤的古典压力容器问题

本文根据微弹性结构线性理论研究了带空洞损伤的压力容器问题．解答是准静态的，其应力场为古典弹性力学关于球体对称压力容流问题应力解答，位移场和损伤场具有由于考虑损伤而表现出体积粘弹性特点．     

变刚度复杂梁结构损伤检测方法研究

提出了适用于复杂梁结构损伤检测的子段模态应变能法SSEM(subsectionstrainenergymethod),并分析了该方法的适用性条件．通过对变截面梁的有限元计算,以及对纤维增强复合材料风机叶片缩比模型的试验分析,验证了SSEM方法确定的结构损伤指标对损伤准确定位的可靠性．该基于振动的变刚度复杂梁结构的损伤检测方法,可应用于工程实际中梁和类梁整体结构的损伤检测．     

基于敏感性的结构损伤识别中的噪声分析

针对基于振动测试的结构损伤识别方法很容易受到环境噪声干扰的问题,提出了一种新的噪声分析方法,并结合Monte Carlo 数值模拟技术研究了测量噪声对基于敏感性的损伤识别方法的影响．与普遍采用的摄动法不同,提出的方法直接由敏感性矩阵的Moore-Penrose广义逆推导得出．该方法不仅使得噪声分析过程更简洁而有效,并且能同时分析频率和振型噪声对于识别结果的影响．针对3种常用的基于敏感性的损伤识别方法,通过一个单层门式框架的仿真研究,表明了所提出的噪声分析方法的正确性和有效性．     

基于小波神经网络方法的桥梁结构损伤识别研究

桥梁结构在服役期间会承受复杂的荷载,长期使用会不可避免地出现各种损伤.若这些损伤不能被及时发现和适当处理,将有可能造成严重的事故.因此,桥梁结构的局部小损伤识别对于其及时检修有重要意义.通常,损伤结构的全局动态特性测试可能对局部的结构损伤不敏感,特别是对小损伤,这就需要从结构动态响应信号中提取对损伤更敏感的特征量.建立了桥梁结构的有限元模型并进行动力特性分析;采用小波包分析方法处理结构动态响应信号以构造结构损伤指标,并结合结构损伤指标和人工神经网络方法进行桥梁结构的损伤定位.     

高压水射流作用下岩石破碎机理及过程的数值模拟研究

根据连续介质力学和有限元理论,给出了高压水射流破岩系统中流体和岩石的控制方程,并建立了相应的有限元列式．运用连续损伤力学和细观损伤力学理论,建立了适用于水射流破岩全过程分析的岩石损伤模型以及宏细观损伤的耦合模式．数值计算的结果较真实地反映了水射流破岩过程中,岩石的动态响应以及水射流动力学特性的演化过程,普通连续水射流破碎岩石主体所用的时间为毫秒量级,破岩的主要形式是卸载及射流冲击所产生的拉伸破坏,并呈“阶跃式”发展．数值计算与相关试验结果基本吻合,表明该分析方法是可行的,可用来指导高压水射流破岩理论的进一步研究及应用．     

单轴作用下岩土材料的双重介质本构模型

基于弹塑性力学和损伤力学理论,将岩土材料视为孔隙-裂隙双重介质,假设孔隙介质不发生损伤,而裂隙介质随应变的增加发生损伤,建立了单轴作用下岩土类材料的双重介质本构模型隐式表达式,并利用Newton迭代法得出了材料的全程应力-应变曲线．分析结果表明,岩土材料中裂隙空间展布的多态性（均匀展布、集中展布和随机展布）是岩土材料本构关系千变万化的根本原因．由于双重介质本构模型将岩土材料的弹性主体（孔隙介质部分）和损伤主体（裂隙介质部分）分化开来,对于研究岩土或含损伤材料的破坏具有实用价值和理论意义．     

锚固岩体参数的等效方法研究

利用岩体中结构体与结构面的刚度系数比较严密地推导了裂隙岩体的等效法向及切向刚度系数;基于岩体小变形、变形可叠加性及强度参数C、φ不相关性假定,利用Coulomb强度理论推导了裂隙岩体等效连续体的等效强度参数C、φ值的表达式.其成果在岩体边坡的整体稳定分析方面具有重要的应用价值,对于推动岩体本构关系的研究具有重要意义.     

New damage evolution model of rock material

As a kind of natural engineering material with original defects, there are distinctly nonlinear and anisotropic mechanical behaviors for rock materials. Nevertheless, the rock damage mechanics can solve this problem well. However, for the complexity of mechanical property of rock material, the mature and applicable model to describe the rock failure process and the method to determine the maximum damage value have not been established very well. To solve this problem, one new damage evolution model for rock material has been proposed. In this model, the least energy consumption principle proposed to describe the fracture process of materials is used. Using the experimental data of granite sample under uniaxial compression and the results of numerical tests under uniaxial tension and uniaxial compression, this model is verified. Moreover, the results of the new model have been compared with the results of the tests (numerical test and real test) and the traditional damage model. The comparison shows that the new model has the higher accuracy and better reflects for the fracture process of the granite sample. Moreover, the released damage energies of the new model and Mazars model are different, and the released damage energy of the new model is slightly less than that of the Mazars model.     

各向同性弹性损伤本构方程的一般形式

直接从不可逆热力学基本定律出发,推导出弹性各向同性损伤材料本构方程的一般形式,克服了由应变等效假设建立的经典损伤本构方程的缺陷,并阐明了两种各向同性弹性损伤模型(单标量模型与双标量模型)之间的联系.研究表明,采用单标量描述的损伤模型,在材料损伤本构方程中含有两个“损伤效应函数”,反映损伤对于两个弹性常数的不同影响.应变等效假设给出的损伤本构方程,是该文方程的一个近似形式,常常不能满意地描述实际材料的损伤行为.     

Sulfur dioxide and mortality damage: a benefit/cost analysis

The author first attempts to estimate an average mortality determination function using an average dose-response function that has been established statistically between sulfur dioxide and excess mortality in U.S. metropolitan areas in which sulfur dioxide exceeds certain threshold levels. An attempt is made to estimate quantitatively the economic value of premature mortality caused by sulphur dioxide. Finally, a comparison is made between the costs of the damage caused by this pollution and the cost of pollution control efforts.     

基于有损伤体元件的广义Kelvin模型蠕变全过程探究

岩石的蠕变特性往往对隧道和地下工程的稳定性有着重要的控制作用.针对岩石蠕变的阶段性特征,可将岩石蠕变全过程分为四个阶段.广义Kelvin模型可较好地反映前三个阶段的岩石蠕变特性,不能理想地反映加速蠕变阶段特征.通过引入损伤体元件和Kachanov的损伤因子演化公式,构建了具有损伤体元件的广义Kelvin模型,从而建立了可以体现岩石蠕变全过程的蠕变模型,并提出较为简单的组合模型参数计算方法.该模型不仅能较好地反映岩石蠕变全过程,且模型参数易于确定.利用该模型对砂质泥岩单轴压缩蠕变实验曲线进行拟合分析,拟合效果良好,研究结果可为类似工程提供参考.