基于单元破裂的岩石裂纹扩展模拟方法

传统离散元方法在处理破裂问题时, 采用界面上的准则进行判断, 裂纹只能沿着单元边界扩展. 当物理问题存在宏观或微观裂隙时, 在界面上应用准则具有其合理性; 而裂纹沿着单元边界扩展, 使得裂纹路径受网格影响较大, 扩展方向受到限制. 针对上述情况, 可以基于单元破裂的方式, 构建连续- 非连续单元法, 并应用于岩石裂纹扩展问题的模拟. 该方法在连续计算时, 将单元离散为具有物理意义的弹簧系统, 在局部坐标系下由弹簧特征长度、面积求解单元变形和应力, 通过更新局部坐标系和弹簧特征量, 可进一步计算块体大位移、大转动, 连续问题计算结果与有限元一致, 同时提高了计算效率. 在此基础上, 引入最大拉应力与莫尔—库伦的复合准则, 判断单元破裂状态和破裂方向, 并采用局部块体切割的方式, 在单元内形成初始裂纹. 裂纹两侧相应增加新的计算节点, 同时引入内聚力模型描述裂纹两侧的法向、切向作用与张开度及滑移变形之间的关系. 按此方式, 裂纹尖端处的扩展路径可穿过单元内部和单元边界, 在扩展方向的选取上更为准确. 最后, 通过三点弯曲梁、单切口平板拉伸、双切口试样等典型数值试验, 模拟裂纹在拉伸、压剪等各种应力状态下的扩展问题, 并对岩石单轴压缩试验的破坏过程进行模拟, 分析裂纹形成与应力—应变曲线各阶段之间的对应关系. 结果表明: 连续—非连续单元法通过单元内部破裂的方式, 可以显示模拟裂纹萌生、扩展、贯通直至形成宏观裂缝的过程.      

地震动力:由巨观到微观——1999年台湾集集地震

决定地震发生时的断层破裂能量和了解一个断层带的孕育与发展都需要地震和地质数据的结合.在一个大地震的发生过程中,藉由地震仪的记录分析,了解地震断层破裂过程中其断层的几何破裂行为及其机制,甚至分析其运动学上的灾害行为.在地震源分析中文章作者将以上行为分析称为地震的巨观分析.而地震的微观分析,则是以探讨当地震断层及破裂前缘持续向前前进时,其所需的破碎能量及其形成的极小颗粒之断层泥的物理化学机制.此断层滑移带中的断层泥之物理机制、化学组成及地震断层滑移带厚度,皆为了解地震滑移时摩擦行为及能量释放的重要参数.地震的巨观及微观行为的结合分析,为地震学上重要的突破,使人们得以进一步了解地震破裂过程中的摩擦行为、温度及压力的变化,并探讨地震时造成的地表位移、速度及加速度行为.但断层滑移带的断层泥并小易获得,除非有清楚的深部断层几何,并能以深钻的方式取得断层泥材料进行分析.1999年7.6级的台湾集集大地震产生地表或近地表8-12m的滑移,此近地表的滑移足钻井容易达成的,因此提供一次难得的机会,得出大地震滑移带的断层泥了解大滑移断层的动力机制.而2008年四川汶川地震为另一了解此巨观与微观机制的地震.     

与地震预测预报有关的几个物理问题

文章简要介绍了与地震预测预报有关的几个物理问题,包括地震活动性问题、地球深部物质的物理性质及其变化问题、地球深部的流体问题、地震破裂问题、地球深部的形变和应力问题.这些问题的研究涉及当代物理学的一前沿领域.唐山大地震后30年来有诸多重要进展.     

竖直环形通道内液氮流动沸腾的MUSIG模型分析 第二部分:径向气泡直径和界面面积浓度的预测

由于考虑了气泡的破裂和聚合,同两流体模型相比,MUSIG模型(多尺寸组模型)能更准确地描述流场内气泡直径。采用MUSIG模型详细分析了不同壁面热流量,液体入口速度,过冷度以及不同管道高度时通道内气泡相界面面积、当地气泡直径、空泡系数等参数沿径向的分布。分析结果表明,MUSIG模型可用来预测泡弹状流型转变区的流动参数,也即该模型拓展了两流体模型的使用范围。     

EAST�����п������HALO������ģ�����

基于EAST超导托卡马克实验装置,给出了HALO电流计算方法和计算过程,并通过自由能方法模拟得出了等离子体电流、HALO电流在等离子体破裂过程中随时间的演化过程。     

A MIXED MODE FRACTURE CRITERION BASED ON THE MAXIMUM TANGENTIAL STRESS IN BRITTLE INCLUSION

A closed-form solution for predicting the tangential stress of an inclusion located in mixed mode Ⅰ and Ⅱ crack tip field was developed based on the Eshelby equivalent inclusion theory. Then a mixed mode fracture criterion, including the fracture direction and the critical load, was established based on the maximum tangential stress in the inclusion for brittle inclusioninduced fracture materials. The proposed fracture criterion is a function of the inclusion fracture stress, its size and volume fraction, as well as the elastic constants of the inclusion and the matrix material. The present criterion will reduce to the conventional one as the inclusion having the same elastic behavior as the matrix material. The proposed solutions are in good agreement with detailed finite element analysis and measurement.     

Riemann曲面上耗散双曲几何流的整体经典解

基于Einstein方程和Hamilton Ricci流为背景,孔德兴和刘克峰最近提出了耗散双曲几何流的概念.考虑耗散双曲几何流Cauchy问题,证明了对于任意给定的初始度量,总存在初始的对称张量,使得经典解整体存在,并且对应的曲率保持一致有界.否则,其经典解会在有限时间内破裂.     

静脉壁的力学特性及负压失稳问题

应用一类超弹性应变能函数,通过非线性弹性理论,研究了静脉壁在跨壁压及轴向拉伸联合作用下的变形和应力分布等力学特性,并分析了静脉壁的负压失稳问题．首先利用超弹性材料薄壁圆筒模型,得到了静脉壁在跨壁压及轴向拉伸联合作用下的变形方程,给出了正常静脉压下静脉壁的变形曲线和应力分布曲线,讨论了静脉壁的变形和应力分布规律．然后给出了负跨壁压下静脉壁的变形曲线,并由能量比较讨论了静脉壁的负压失稳问题．     

2011年全国塑性力学会议第一轮征文通知

经中国力学学会批准,由北京大学主办,清华大学、北京航空航天大学、北京理工大学协办的全国塑性力学会议定于2011年10月中旬在北京龙庆峡风景区召开,具体时间安排见第二轮通知.本次会议旨在开展塑性力学理论、实验和应用方面的最新研究成果交流,研讨新的研究方向,特别是交叉领域的研究,以推动塑性力学理论、实验和数值方法研究的发展,促进塑性力学在各工程领域中的应用.会议还将邀请一批国内著名学者、专家前来报告塑性力学的最新进展.会议现在开始论文征稿工作、敬请广大塑性     

水岩耦合变形破坏过程及机理研究进展

坝址水力劈裂、煤矿和隧道突水以及水力压裂工程都是岩体损伤演化积累诱发破坏 (灾变) 的过程,然而能否正确认识和评价这些过程取决于人们对水岩耦合变形破坏过程和机理的研究程度. 阐述了岩石渗流 --变形 --破坏特性及机理研究的进程, 侧重于物理实验成果. 综述了水岩耦合变形破坏过程分析模型和数值计算, 特别是有限单元法处理裂纹的思路, 并介绍了作者课题组近年来所取得的一些代表性成果. 给出了当前理论 (数值) 研究中所面临的几个具体问题和挑战, 并对今后研究工作进行了力所能及的展望.