基于塑性体积应变的岩石损伤变形特性实验研究

为分析岩石塑性变形与损伤的关系,在定义岩石的初始损伤和临界损伤,提出塑性体积应变分析方法,从而以塑性体积应变为损伤变量,采用归一化方法建立岩石的损伤本构模型。采用递增循环加载实验确定岩石损伤本构模型中的弹性卸载模量和弹性应变比例系数两个参数。通过实验和理论分析得出:当荷载较小时,普通单轴压缩状态下岩石损伤随荷载的增加具有减小趋势,荷载超过一定数值后,岩石损伤才开始增加;单轴递增循环压缩状态下当循环荷载大于约35%峰值强度后,卸载后岩石的损伤具有增加的趋势,小于该荷载之前具有减小的趋势。整个加载过程的理论应力-应变曲线能很好地与实验结果相吻合,在循环加载区间理论结果还能体现出岩石实验结果中的回滞环。     

基于应变能等效指标的结构损伤识别技术研究

为了解决结构的多损伤识别问题,提出了一种基于应变能等效指标的损伤识别方法.首先给出了损伤前后模态应变能变化的表达式以及能量耗散公式,然后根据结构的能量耗散与应变能的变化值等价的原理,建立了一个四阶等效方程,最后求出了该方程的四个根,并通过对该方程四个根的分析得到了一个应变能等效指标,通过该指标可以方便的求解损伤的位置和程度.数值仿真结果表明,基于应变能等效指标的损伤识别方法不仅可以精确的识别出损伤的位置和程度,而且其识别精度明显好于应变能耗散率方法.     

关联Drucker-Prager条件下等效塑性应变系数

针对岩石类材料,试图在关联Drucker-Prager条件下建立更一般化的等效塑性应变定义方法,并研究等效塑性应变系数在塑性变形过程中的变化。首先列举了国内外常用的等效塑性应变定义方法,并分析了它们的不合理性。然后从等效应力和等效塑性应变的定义出发,推导出关联Drucker-Prager条件下等效塑性应变系数。结合室内致密砂岩三轴压缩试验,以塑性体应变为内变量,研究了致密砂岩峰后内摩擦角和粘聚力随内变量的变化,进而研究了等效塑性应变系数随塑性变形的变化。研究发现:等效塑性应变系数依赖于屈服准则的选取,等效塑性应变系数为(2/3)~(1/2)是Mises屈服准则下的特例;关联Drucker-Prager条件下等效塑性应变系数C(2/3)~(1/2),并且随着塑性变形的发展而减小最终趋于稳定值;对于岩石类材料,很多有限元软件中不区分具体情况而直接选用C=(2/3)~(1/2)计算等效塑性应变存在较大的误差。     

基于应变梯度理论的微尺度蜂窝等效模量计算方法

本文提出了一种新的能够计及尺度效应的微纳米蜂窝等效模量的计算方法。将一种单参数应变梯度理论引入到本构方程当中,并基于能量等效原理推导了蜂窝面内等效模量地计算公式。算例分析表明,本文方法能够有效地计及尺度效应对蜂窝等效模量的影响。尺度效应与胞壁厚度和长度的值都有关,当胞壁厚度较小时,尺度效应显著,本文方法预测的模量会明显高于传统方法;而当胞壁厚度较大时,尺度效应变得微弱乃至可以忽略不计。但如果胞壁的长度/厚度比很大,则面内等效模量会趋近于0,此时是否考虑尺度效应意义不大。     

经典损伤定义中的“弹性模量法”探讨

本文从应变等效性假说的基本原理出发，研究了基于该假说的损伤定义方法“弹性模量法”中的受损材料弹性模量的物理概念，指出了“弹性模量法”的局限性和适用条件，以及用其描述弹塑性材料损伤行为时存在的问题     

有限应变下蠕变—弹塑性—损伤耦合本构模型的数值模拟

本文提出了一个模拟有限元应变下各向同性蠕变－弹塑性－损伤耦合本构行为的数值模型。模型基于不可逆过程的热动力学和内状态变量理论、以及应力就变本构关系的超弹性形式描述和变形梯度的弹性及非弹性部分的乘式分解。     

各向同性损伤应满足的条件

本文首先简要阐述应变、应力和弹性能等三种损伤等效性假设的基本内容,然后讨论各向同性损伤的表征以及应满足的条件.     

损伤拉索的等效弹性模量及其参数分析

损伤拉索会出现线形松弛、应力水平降低的情况,必然会影响拉索的等效弹性模量。本文首先引入损伤程度、位置及范围3个参数,用以描述拉索损伤形态的特征,建立损伤拉索索力和线形计算公式,采用数值方法计算了损伤拉索弦向等效弹性模量精确数值,并和经典的等效弹性模量公式的计算结果进行了比较分析,分析了考虑损伤时两种不同计算方法结果的误差。计算表明,对于500m弦向长度以内的损伤拉索,拉索的弦向长度Lc越大,倾角越小,等效弹性模量的损失越大,并且应用割线模量公式计算的误差也越大,当Lc=500m时,损伤拉索相对误差值在2.5%~4.5%之间。弦向应变越小,等效弹性模量损失越大,弦向应变在[0.001,0.004]内,应用割线模量公式计算的相对误差小于3.5%。损伤程度及损伤范围对引用等效弹性模量公式的误差影响较大,倾角对等效弹模公式相对误差的影响也不容忽视。弦向长度、弦向应变、倾角和损伤程度参数都是通过改变拉索的松弛程度进而影响等效弹性模量的数值以及公式的误差。     

基于修正模态应变能指标的板结构损伤定位

为解决模态应变能方法识别中产生的"邻近效应"问题,提出基于修正模态应变能指标的板结构损伤定位方法.该方法首先利用邻近测点的应变能变化相对大小计算权重系数,再根据权重系数对测点相应区域的应变能进行重新分配.此外,通过定义的损伤辨识度指标研究噪声对损伤定位结果的影响.为验证本文所提方法的可行性和有效性,以一个四边简支板为数值算例.算例结果表明,本文方法对于点状、块状和带状损伤都可以实现准确定位,且具有良好的抗噪性.     

基于等效特征应变原理的复合材料有效模量细观力学分析

基于等效特征应变原理,提出了一种新的复合材料有效模量细观力学分析方法。首先,在等效特征应变原理基础上提出平均等效特征应变原理,它可用于解决有限体下任意形状(无论是凸或凹形)的单个夹杂或多个夹杂的弹性变形问题。其次,将平均等效特征应变原理与细观力学直接均匀法相结合,来分析确定复合材料的有效模量。最后利用复合材料纤维与基体的力学性能参数及纤维的体分比,借助MATLAB编程方法,预测其有效模量。通过将理论预测值与已有的的试验值、其它理论预测值进行对比,验证了新分析方法的合理性和分析精度。     

损伤力学中的能量等效假设及其实验验证

大多数损伤模型在构造受损材料本构方程时所采用的应变或应力等效假设在一般情况下并不能满足热力学理论的基本规则.本文提出的能量等效假设,在弹性、塑性和蠕变损伤等普遍情形均证明了其有效性.同时,能量等效假设配合以应变能密度准则,可以很好地描述穿孔铜薄板试件的破断行为.     

软土的各向异性损伤对剪切带形成的影响

在软土各向异性弹塑性损伤模型的基础上,把小应变模型扩展到有限应变模型,推导出不排水平面应变条件下的剪切带形成条件,分析K0固结状态下各向异性损伤对剪切带形成的影响.以上海软土为例,分析临界状态参数β=0.9时,损伤变量D1,D2的不同组合的剪切角和简单剪切模量与有效平均主应力比(g/p')的关系曲线.计算结果表明,损伤变量越大,越接近不稳定状态,垂直方向损伤对剪切带的影响比水平方向的强烈. 特别指出无论土为横观各向同性损伤的情况,还是各向异性损伤的情况,在本文研究的条件下,不稳定状态(g/p'为最小值)相应两个剪切角约在50°和130°,这对研究弹塑性损伤对剪切带形成与变化有指导意义.     

疲劳损伤状态的试验研究

从疲劳过程中材料显微组织结构的变化特征、疲劳损伤的非线性效应等方面进行分析与论证，提出了不存在一般意义上的“等效损伤状态”的观点，采用高－低和低－高两组循环载荷下的损伤累积试验，对传统意义上的“等效损伤状态”下的剩余寿命试验进行了验证。     

小波变换特征提取的复合材料损伤检测

论述了小波变换及其快速算法，基于小波变换的波形模量极大点来构造全局的相似性度量，并将此应用于复合材料损伤类型的检测     

变幅疲劳载荷下钢纤维混凝土的损伤演化行为研究

本文通过实验分析了变幅疲劳载荷作用下钢纤维混凝土非线性损伤演化行为，指出变载时材料当前的损伤状态和变幅前后应力幅差影响材料的疲劳损伤演化行为。文中给出了损伤演变路径和描述该损伤演化行为的疲劳累积损伤方程。在此基础上，定性定量地分析了Ｍｉｎｅｒ线性累积损伤准则的局限性     

我国电阻应变计技术的现状及存在问题

本文主要介绍我国电阻应变计技术近十年来的发展情况以及目前存在的主要问题,供有关方面人士参考.     

空间网架结构在地震作用下的损伤累积分析

本文从连续介质损伤力学的基础理论出发，提出了弹性模量等价性假设，并在这一假设的基础上建立了考虑损伤累积效应的空间网架结构分析的有限元列式。最后，以空间网架结构在地震作用下的损伤累积分析为例，给出了本文方法的具体实施步骤。     

变厚度壁板损伤容限特性研究

从损伤容限设计概念出发，进行了变厚度壁板的裂纹尖端应力强度因子、剩余强度、裂纹扩展寿命分析，充分讨论等重量设计原则下变厚度壁板的可靠性、安全性，提出变厚度壁板损伤容限设计原则。给出的变厚度壁板应力强度因子是由基本构型因子组合而成，由此可以直观地看出各参数地影响，同时为工程应用中获取应力强度因子提供简洁有效的途径。     

动－静态应变的红外遥测

本文介绍了动、静态应变测量的一种新方法——红外遥测法的基本工作原理、操作方法及其几个有关技术问题