分形(fractal)几何与岩石断裂

岩石断口的不规则性可以统计地认为具有自相似性,由此本文应用新几何——分形(fractal) 几何来描述这种不规则性。建立了穿晶以及沿晶界和穿晶相偶合的微观断裂fractal 模型,用电镜和光学显微镜观察了大量岩石断口的 fractal 特征,得到了 fractal 维数与岩石宏观断裂力学量之间的初步对应关系。     

控制断裂能量与爆破效果的分形分析

定向断裂爆破与普通光爆、预裂相比,爆破效果明显提高,爆破能量利用更为合理。文中根据爆破断裂的分形研究,阐述了控制断裂爆破改进周边成形质量,提高爆炸能量利用率的力学机制。     

大理岩和砂岩动态本构的实验研究

探讨了在Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ压杆装置上进行岩石长杆冲击实验。用多组埋入式聚偏四氟乙烯薄膜应力计，进行了波衰减的测量，获得了大理岩、砂岩在干燥、饱水、饱油情况下的衰减系数。对实测波形运用拉格朗日分析和路径线方法获取了大理岩、砂岩动态本构关系。     

岩石节理(断裂)表面的多重分形性质

提出了新的投影覆盖法———ＰｒｏｊｅｃｔｉｖｅＣｏｖｅｒｉｎｇＭｅｔｈｏｄ（ＰＣＭ），并结合无接触激光表面测量技术直接测定出断裂表面分维值Ｄ∈［２，３）．建立了表面粗糙性投影覆盖概率函数，分析了节理（断裂）表面的多重分形性质．     

节理岩体断裂的损伤与分形效应

本文在岩石断裂的基础上,利用损伤的概念,建立起岩体断裂能与初始损伤的关系,并借助于岩石断裂能与断裂面分形维数的关系,给出了节理岩体的断裂能与断裂面分形维数之间的关系.本法为直接从岩石的断裂参数推出节理岩体断裂参数,提供了一条简捷的途径.     

干燥和水饱和花岗岩的动态断裂特性

利用霍布金森压杆实验研究了干燥和水饱和花岗岩试件的动态应力应变关系。实验得到了干燥和水饱和花岗岩试件的平均动态拉断强度,表明水饱和花岗岩试件和干燥花岗岩试件的抗拉强度与加载速率具有不同的关系。对实验中实测试件层裂片的厚度进行了计算分析,对岩石类介质的动态断裂准则提出了初步见解。     

岩石类材料裂纹分叉非规则性几何的分形效应

本文考察了岩石裂纹(从晶粒尺寸的微裂纹到几千米的断层构造)的分叉在几何上存在的非规则性,在文献[10,11]的基础上,应用分形(fractal)几何建立了裂纹分叉的分形模型,分析了裂纹分叉的分形效应,从几何的角度研究了裂纹分叉使断裂韧性提高的物理力学现象,导出了一个比smith公式更合理的断裂韧性计算式。     

混凝土损伤断裂的分形特征

本文根据已有实验资料，分析了混凝土内部细观损伤断裂裂纹的演化，分布及其结构特征，指出混凝土的内部损伤裂行为具有分形特征，并给出了其损伤程度及演化的分形描述。     

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。     

断面分形研究中的几个问题

本文讨论了分形几何应用于断裂研究的几个基本问题．主要内容包括断面的分形特征及分维测量,分维与宏观力学性能（如断裂韧性等）的关系,分形断裂模型及分形断裂的物理机理．      

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.     

韧性和脆性断裂的分形维数

从理论上证明了文献［２］中提出的韧性和脆性断裂的判据以及它们之间相互转变的机制。     

Fractal geometry and fracture of rock

The irregular and rough profile of fracture surfaces of rock can be regarded as having self-similarity statistically. The authors apply a new geometry—fractal geometry to describe this irregularity. Fractal models of the transgranular fracture and the combined intergranular and transgranular fracture are established. The fractal character of fracture surface of rock is examined by electron scanning and optical fractographic analyses. Finally, the relation between fractal dimension and macromechanics quantities of rock fracture is obtained.     

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.     

考虑随机弱化二阶效应的电缆流变断裂学分析

将电缆视作为ｎ股子束构成的线束，而每股子束由ｍ个平行的受拉元件组成，受拉元件就是渍于树脂基体的聚合物肌绳。未破坏的元件在任一时刻都按照某种规律承载，表现出电缆断裂对持载时间和载荷特征的相依性，从而，电缆的断裂是一个非平衡态不可逆热力学相容的一个非线性动力学演化假设下，我们考虑单个元件受载断裂与线束受载的关系。认识到元件的数目一一大时，线事的破坏时间是近正态分析的。     

冻融循环作用下沥青混凝土分形断裂特性研究

沥青混凝土作为一种主要的路面材料,暴露于外部寒冷环境下冻融损伤是不可避免的。通过对经历不同冻融循环次数的沥青混凝土试件进行CT扫描,采用数字图像处理技术对CT灰度图像进行处理分析,可获得其内部冻融损伤情况。基于分形理论量化表征了冻融循环作用下内部裂纹扩展的几何特征。沥青混凝土经过冻融循环后的断裂韧性被认为是决定其力学性能损伤程度的关键指标,建立了考虑分形特征的临界裂纹应力、应力强度因子和断裂韧性方程。研究发现：平均分形维数反映了冻融循环过程中的波动特征;断裂韧性由裂纹几何参数决定;弹性模量、临界开裂应力及断裂韧性等力学参数随冻融循环次数的增加而逐渐减弱。