岩体力学中流变与断裂的耦合作用

本文首先分析含Ｉ型裂纹岩石的流变断裂特性，提出了Ⅰ型裂纹流变断裂初度的三个阈值；然后应用断裂力学和粘塑性理论。得出了具有屈服、蠕变和Ⅱ型裂纹扩展等物理力学特性的岩体隧洞的衬砌与围岩应力的解析表达式。     

大理岩非分叉断裂的随机分形模型

本文建立了大理岩沿晶、穿晶及沿晶穿晶偶合断裂的随机分形模型，该模型能与大理岩的整体晶态结构自洽，且模型的分维值与测量值有很好的吻合。     

概率断裂分析的随机边界元法

应用随机边界元法分析材料弹性常数的随机性和裂纹面随机性对应力强度因子的影响。文中首先简介了随机边界元法，给出了具有随机材料或几何参数的弹性体的边界位移或面力的协方差，进而给出了材料参数和裂纹面随机时应力强度因子均值和方差的计算公式。算例中详细讨论了杨氏模量、泊松比及裂纹面的随机性对应力强度因子的影响。     

考虑应变率效应的混凝土随机损伤本构模型研究

混凝土材料组分复杂且具有随机分布的特点,其受力力学行为不可避免地存在非线性和随机性.同时,在动力荷载作用下,混凝土材料具有不可忽视的率敏感性.为了综合反映混凝土受力力学行为中的非线性、随机性与率敏感性,本文从对材料的纳-微观裂纹扩展分析入手,引入速率过程理论描述纳观裂纹的扩展速率,并研究了对应的能量耗散过程.在此基础上通过裂纹层级模型将纳观分析推演到微观尺度,建立了微观能量耗散的基本表达式.进而与微-细观随机断裂模型相结合,形成了混凝土纳-微-细观随机损伤本构模型.同时,基于速率相关势垒的分析,揭示了动力强度的提高源自加载速率和原子键断裂速率的竞争机制.据此,假定微裂纹间相互作用与应变率比值的相关关系以建立微弹簧能量耗散速率与应变率的联系,实现了从静力本构模型向动力本构模型的扩展.数值算例表明,建议模型能够同时反映混凝土材料力学行为中的非线性、随机性和率敏感性.最后通过与相关试验结果的对比,验证了建议模型的正确性.     

考虑车辆随机停放的停车楼减震设计与可靠度分析

在停车楼的设计中通常将车辆荷载以活荷载的方式均匀分布到结构上,实际上受车辆随机停放的影响,停车楼结构整体质量中心偏移,一旦结构遭遇罕遇地震时,车辆的随机停放可能造成停车楼结构发生扭转破坏.本文在传统减震设计方法的基础上考虑车辆活荷载的随机性,并从可靠度的角度验算减震结构在大震作用下的倒塌概率.结果表明,相同的减震设计布...     

考虑场地介质随机特性的无限域波动分析

针对场地介质具有随机特性的无限域地震波动分析问题，在概率空间中将随机反应向量按随机介质场离散所得主导随机变量的正交多项式级数形式展开，使随机微分方程变换确定性的扩阶线性方程组，并在波动的元模拟技术的基础上，构造了扩阶透射人工边界公式，两者结合形成了求解无限域随机介质中波动传播问题的有限元分析方法，该方法不仅不受基于摄动思想各类方法的久期项的干扰，而且避免了采用模拟方法时人工边界区单元参数样本不均匀所引起的数值计算不稳定问题。     

微粒填充流变材料界面开裂的局部临界应力及尺寸效应的理论分析

研究了以等轴粒子填充流变材料的边界开裂机理,采用能量准则导出了以界面能表示的界面开裂局部临界应力的简洁表达式。由于临界应力正比于１√α,从而可以非常方便地研究粒子开裂的尺寸效应,以碳酸钙微粒填充的聚丙烯复合材料为例进行了理论分析,通过比较界面开裂的能量准则和张应力准则得出结论：即使按照保守的方法估算,即在界面强度等于基体强度的条件下,只要粒径不超过０．２微米,若能量准则得到满足,则张应力准则也会得     

考虑塔梁影响的斜拉索随机激励参数振动分析

为了揭示随机激励下斜拉索参数振动特性,考虑塔、梁协同振动的影响,建立了高斯白噪声激励下斜拉索-桥塔-桥面梁耦合振动微分方程,推导了耦合体系的伊藤状态方程组,采用Milstein-Platen法构造了斜拉索振动时程求解迭代格式,研究了斜拉索振动的时程、统计和频域特性,分析了桥塔侧向扶正作用、激励强度和索塔梁初始位移对拉索振幅产生的影响．结果表明：随机激励下斜拉索振动呈现出双“拍”振现象,“拍”幅值和周期具有随机性;拉索随机位移均值、均方差在振动初期具有长时间的非平稳特性;拉索响应幅值对应的频率和拉索功率峰值对应的频率基本一致,但随机激励下的拉索幅值和功率峰值更大;拉索振动概率密度曲线满足高斯分布和马尔科夫性质;桥塔侧向扶正作用越强,拉索振幅越小;激励强度越小,拉索振幅越小;各结构初始位移越大,拉索振幅越大,且对桥面梁初始位移越敏感．     

定向断裂控制爆破的空孔效应实验分析

采用新型数字激光动态焦散线实验系统, 对爆炸荷载作用下空孔周围的动应力场分布及空孔对爆生主裂纹扩展行为的影响进行了研究。研究结果表明, 在空孔周围强应力场的影响下, 2条相向扩展的爆生主裂纹逐渐向空孔处偏转, 并在空孔处贯通; 空孔附近的主应力方向与炮孔连心线夹角基本稳定在约12°, 增大空孔尺寸对空孔附近的主应力方向影响不明显; 爆炸应力波与空孔相互作用, 产生反射拉伸波, 改变了主裂纹尖端的应力场, 降低了主裂纹的扩展速度, 且空孔直径越大, 主裂纹的扩展速度越低; 当爆生主裂纹扩展到空孔附近时, 主裂纹尖端动态应力强度因子再次出现上升的趋势。     

RHEOLOGICAL FRACTURE ANALYSIS OF CABLE BY CONSIDERING THE SECOND ORDER EFFECTS OF RANDOM SLACK

In this paper,we consider the cable as a bundle consisting of n sub-bundles,with mparallel tension members per sub-bundle,and the tension members themselves are polymeric yarns im-pregnated with a resin matrix.The nonfailed members at any instant must share an applied system loadaccording to some rule,since there is a clearly expressed dependence of the fracture on the durationand character of the loading.So then,the fracture of cable is a process of nonlinear dynamic evolu-tion,which accommodates to the non-equilibrium thermodynamics of irreversible processes by itself.Let us assume that the polymeric yarns are as viscoelastic solid,under certain probabilistic assump-tions,according to the principles of theology of bodies with defects,the relationship between the singlemember loading and failure and the bundle loading are investigated.It can be shown that the bundlefailure time is asymptotically normally distributed as the number of members grows large.After astudy of the second order effects of random slack,it is known that the asymptotic mean and varianceare functions of the parameters of loading and single member rhcological behavior.Hence the loss inthe asymptotic bundle strength mean brought about by random member and sub-bundle slack,L.,andthe loss in the asymptotic bundle strength variance caused by random member slack,Δ_(?),are deter-mined.And finally,it is known that the asymptotic time of failure can make up a considerable part ofthe fracture of cable,and the fracture of cable is a time-dependent process of rheological fracture.     

复合随机振动分析的扩阶系统方法

提出了随机结构系统反应的子空间次序正交分解的思想．基于这一思想，文中导出了一类用于考虑随机激励的随机结构复合随机振动分析的扩阶系统方法，从而可以应用传统的确定性结构随机振动各种分析方法求解复合随机振动问题．作为特例，本文给出了使用模态分析法求解的过程．将文中算例与随机模拟结果相比较，证实了本文思想与方法的实用性．     

比例边界有限元二阶灵敏度设计及断裂力学分析

比例边界有限元是一种只需在边界上划分网格且无需基本解的半解析方法,能有效处理应力奇异性和无边界问题.论文提出了一种比例边界有限元的二阶灵敏度分析方法,可以准确而高效地求解响应关于参数的二阶梯度.首先通过建立仅需右特征向量的哈密顿矩阵特征灵敏度分析方程,发展了一种改进的比例边界有限元一阶灵敏度分析方法;其次,进一步通过构建二阶哈密顿矩阵特征灵敏度分析方程,并对比例边界有限元系统方程进行一系列二次直接微分,提出了一种半解析形式的比例边界有限元二阶灵敏度分析方法.该方法被应用于线弹性裂纹结构的形状灵敏度分析和不确定性传播分析.最后,给出了两个数值算例验证论文方法的有效性.     

随机晶界分布对铝多晶材料晶间破坏行为的影响

采用二维随机有限元方法研究了准静态拉伸载荷下细观随机不均匀的粗晶粒铝多晶试件晶间破坏的力学行为.探讨了随机晶界的数量和分布对材料断裂性能的影响.     

随机晶界分布和连通性对晶间破坏行为的影响

采用随机有限元方法研究了两个具有相同不均匀材料属性和相同随机晶界含量但不同随机晶界分布的特殊多晶体样本在准静态拉伸下的晶间破坏行为,发现随机晶界连通性强的样本的断裂能比较低.在不同随机晶界含量下分别构造的50个晶界随机分布的样本的计算结果表明,断裂能与平均晶界连通数的关联并不明显,甚至还出现了相反的结果,即在相同随机晶界含量下,平均晶界连通数大的计算样本的断裂能反而大.     

DYNAMIC FRACTURE ANALYSIS OF AGED GLASSY POLYCARBONATE BY THE METHOD OF CAUSTICS

The purpose of this work is to investigate the dynamic fracture properties of glassy polycarbonate （PC） with different aging times. The optical method of caustics is adopted in which the shadow spot patterns are recorded by a high speed camera during the dynamic fracture process. Then, the dynamic crack propagation, the stress intensity factor （SIF） and the dynamic fracture toughness of aged PC are obtained through an analysis of the characteristic size of caustic pattern. Moreover, by combining with the investigation of the fracture surface and the energy release rate analysis, the influence of aging time on the dynamic fracture behavior is discussed. Results show that the dynamic fracture toughness and critical energy release rate of PC decreases with aging time for short aging times, whereas they have little change or even increase for longer aging times. Therefore, aging modifies the mechanical properties especially the dynamic fracture properties of PC nonlinearly, not linearly as generally thought of.     

用双随机变量回归改进爆破振速回归分析

介绍了用双随机变量回归方法改进爆破质点振速回归分析及其计算系统应用程序,对工程实测数据用双随机变量回归分析方法与传统的单变量回归分析方法进行的对比计算表明：该系统程序操作简便,计算精度有所提高;在预测爆破振速,确定爆破安全药量和安全距离时,能优选出更接近实际的爆振经验公式,取得更好的预测效果。     

论裂纹扩展过程中的流变与耗散现象

根据裂纹扩展过程中的流变与耗散现象,建立了裂纹扩展过程中裂纹体的热力学平衡方程。从而我们把裂纹扩展问题转化为一个含质量流源的扩散运动问题,并应用内部体力场论研究了裂纹扩展力。引入外部热汇后,我们将能量耗散问题转化为一个热传导问题。在此基础上,提出变质量断裂模型理论,并实验验证了裂尖塑性流变区存在有质量流及相应的非均匀温度场。令Clausius非补偿热为非负值,建立了裂纹扩展过程的广义熵不等式。应用算子分解定理引入耗散势函数,再依据广义Onsager互易原理,我们将广义熵不等式化为某一泛函的可积微分不等式,从而得到它的完全解。最后,给出流变性材料的严格非局部本构关系,并借助Lyapounov型的流变记忆泛函来描述裂纹扩展的全过程。据此,我们将裂纹扩展全过程分成三个阶段,即孕育期、稳定扩展期和失稳扩展期。再根据非平衡态热力学稳定性建立起起裂判据、裂纹扩展的稳定和失稳判据,并指明了裂纹扩展的方向。结果表明,仅当对称性破坏时,才能出现失稳扩展。因此,本文为流变断裂学提供了一个理论基础。      

脆性岩石断裂破坏机理的边界配位法分析

针对裂纹表面承受载荷时的应力条件，提出了新的应力函数，该应力函数对于各种裂纹模型、各种边界条件、各种边界形状、裂纹表面自由或承受均布载荷等均适用．并利用边界配位法，计算了在压缩载荷下，岩石内部裂纹的应力强度因子（ＳＩＦ），给出了关于岩石断裂破坏的一些新结论