损伤破坏

摘要： 为更深入了解层状岩体的力学特性,首先基于细观损伤力学理论,运用体积平均化的方法,推导了微裂纹对岩体弹性柔度矩阵的贡献;然后基于不可逆热力学框架,导出了损伤矢量的损伤破坏方程;最后建立了层状岩体的损伤破坏本构模型,并通过数值计算模拟了层状岩体的损伤破坏特征,与室内试验结果吻合较好。巴西圆盘劈裂数值试验研究表明:岩体试样的破裂面均从加载点起裂;层理倾角0°、90°时,破裂面为通过加载中心和试样中心的近似平面,层理倾角为其他角度时,破裂面为偏离了加载中心的曲面。与室内试验结果对比可知,本文二次开发的本构模型能够较好地预测层状岩体渐进破坏的各向异性。

摘要： 针对力学性质存在差异的材料组合而成的复合充填结构体在承载过程中内部应力分布不均的现象,开展了由不同强弱介质组合而成的复合充填结构体的单轴压缩试验。结合声发射特征分析,研究了复合充填结构体的承载特征、损伤演化和破坏特征。研究表明:①单轴压缩状态下复合体内部应力分布不均,强介质内部应力大于弱介质内部应力,整体荷载主要由强介质承担;②当复合体中强介质强度一定时,复合体整体强度与弱介质强度呈正相关;③当弱介质强度小于等于3.21 MPa时,复合体应力—应变曲线出现两个弹性阶段,且第一弹性阶段的斜率大于第二弹性阶段,随着弱介质强度增加,第一弹性阶段增长、第二弹性阶段缩短,当弱介质强度大于3.21 MPa时,第二弹性阶段消失;④声发射信号演化特征表明:两个弹性阶段的拐点处弱介质出现大量损伤破坏,弱介质先于强介质破坏,当弱介质强度大于3.21 MPa时,损伤主要发生在压密和屈服后阶段,弱介质与强介质同时破坏。研究成果可为地下采场复杂应力场控制措施研究提供基础。

摘要： 为了研究水下爆炸荷载作用下重力式沉箱码头的动力响应及其损伤评估,基于Coupled Lagrangian Eulerian算法,通过AUTODYN建立了一维自由场冲击波、气泡脉动数值模型,验证了数值计算的合理性;将突堤式沉箱码头数值计算结果与试验数据进行对比分析,验证了数值分析模型的可靠性;建立了典型重力式沉箱码头在爆炸荷载作用下的三维数值模型,并分析了不同炸药当量、混凝土强度、配筋率等条件下,重力式沉箱码头的动力响应及损伤破坏。结果表明:随着装药量的增大,峰值位移逐渐增大,且增大的幅度与速度有所提高;结构配筋率主要影响重力式沉箱码头的抗剪性能,在水下爆炸荷载作用下,提高结构配筋率、混凝土强度能够优化整体结构的抗爆性能。研究成果可以为我国重力式沉箱码头结构在水下爆炸荷载作用下抗爆设计及防护措施提供参考。

摘要： 再生混凝土能合理利用建筑垃圾,节约资源。国内外学者从细观尺度对再生混凝土损伤、破坏等力学性能进行了大量研究,论文对其研究方法及进展进行总结。介绍了再生混凝土的细观组成,对不同细观数值研究方法的模拟效果进行了评价分析,总结与试验结果吻合度较高的本构关系模型,为进一步从细观层次对RAC的性能进行分析提供了参考;通过对比试验方法的结果从细观层次揭示了再生混凝土的损伤破坏机理;从材料层次对破坏机理进行分析,并对再生混凝土研究方向进行展望,以期加快再生混凝土的研究推广及应用。

摘要： 基于冷压成形理论,以密度和渗透率为指标,采用高压力循环加卸载的方法制取了压实程度同井下原位构造煤相近的型煤标样;基于该型煤标样,采用三轴压力机对原位构造煤的加载力学特性进行了对比测定,获得了煤体的应力应变特征、基础力学参数以及损伤破坏模式。测定结果表明:与原生煤相比,构造煤在峰后阶段应力跌落现象不明显,呈现出理想塑性特征;同时,弹性模量和黏聚力仅为原生煤的15.50%和26.50%,抗变形能力弱,力学强度低;此外,构造煤的颗粒集合体属性使得其峰后损伤模式和原生煤具有根本性不同,构造煤发生多重剪切损伤,损伤后的煤体呈现出粉化特征。

摘要： 为研究某海底隧道风塔及下部结构体系在塑性阶段的损伤破坏形态及特点,探讨在多重荷载作用下弹塑性静动力响应对结构的影响,建立了沉管隧道风塔及下部结构的大型三维有限元模型。采用基于能量原理的混凝土塑性及损伤本构模型,借助大型有限元软件ANSYS及ABAQUS分别对结构进行不同地震条件下的动力时程分析,对比分析振型、层间位移角及较为完整的塑性损伤破坏系数曲线。结果表明:不同设防地震下,结构整体性良好,振型及层间位移角满足规范要求;不同罕遇地震下,该结构的混凝土塑性拉压损伤最大时刻均发生在20 s,主要破坏区域在风塔与人防井及下部立柱的接触位置,且拉伸破坏系数明显高于压缩破坏。本文的研究成果可以为类似近海沉管隧道工程抗震设计提供一定的依据与指导。

摘要： 开展混合集料胶结充填体单轴抗压试验,研究不同粗骨料替代率下充填体试样的变形破坏模式及力学特征,并揭示试样峰前变形阶段能量分配演化规律及单轴受压破坏的能量损伤演化过程.研究结果表明:充填体试样在峰前变形阶段呈现出孔隙与裂隙二次压密的特征,且峰值应力随粗骨料替代率增大遵循二次函数增长规律,说明粗骨料替代率存在最优范围;随着粗骨料替代率不断增大,充填体试样破坏形态由贯穿剪切破坏为主向贯穿张拉破坏为主转化,且粗骨料含量越多,试样破坏越严重;充填体试样的峰前弹性应变能及单位体积应变能随粗骨料替代率的增大遵循二次函数增长规律,而耗散能及总应变能在粗骨料替代率低于最优值时随粗骨料替代率增大呈线性增长规律,超过最优值后则呈指数函数递减规律;充填体峰前变形阶段的总应变能及耗散能随应变增加呈Logistic函数形式增长规律,且峰值应变对应的能量随粗骨料替代率增大呈先增加后减小的趋势;由损伤值与能耗的演化规律可知,充填体试样受压破坏的能量损伤演化过程可划分为初始损伤、损伤增长、损伤稳定发展、损伤加速及损伤破坏5个阶段.

摘要： 溜井是地下金属矿山最重要的采矿工程之一,井下开采的全部矿岩都由此集中贮藏和转运,它的稳定畅通与否对矿山生产影响极大.由于溜井工程环境复杂,又长期受冲击载荷作用,稳定条件恶劣,主溜井破坏,轻者需停产长时间进行返修,严重者井筒报废,影响生产,给矿山造成巨大的经济损失.为探究某矿山高溜井井壁破坏特征,针对该高溜井垮塌部位进行三维激光探测,获得高溜井破坏部位三维实体模型,进而建立溜井垮塌三维模型及垮塌结构图.并分析溜井垮塌主要原因为矿岩对溜井壁的冲击,造成溜井垮塌.垮塌方式与矿岩运动方向和井壁法向夹角有关,当夹角小于45°时,破坏形式以冲击破坏为主;大于45°时,则以剪切破坏为主.在此基础上提出治理措施.

摘要： 在设计改造实验室台式激波管的基础上,搭建激波动压冲击作用下煤样损伤破坏测试实验系统,开展不同驱动气体条件下激波阶跃压力特性和不同压力、有无层理结构、不同层理结构煤样的冲击损伤破坏特征研究.结果表明:CO2与空气在相同气压下煤样内部损伤效果明显且破坏程度相近;在不同激波入射压力下,无层理结构的型煤损伤破坏程度随着入射压力的增大而增大;相比无层理结构型煤煤样受冲击后强度及煤样内部致密结构受破坏程度变化剧烈,任意层理结构原煤煤样破坏程度变化较小;垂直层理与平行层理原煤煤样,在中高速射压力冲击呈现良好的一致性,在低速时平行层理承受抗压能力较垂直层理弱.

摘要： 高压水射流技术作为一种高效开采油气资源的方法已广泛应用于资源开采领域,考虑到高压水射流冲击下非常规油气储层岩破坏特征的不同,以具有代表性的煤、砂岩、页岩为研究对象,开展水射流破岩试验,采用扫描电子显微镜、CT和核磁共振技术分析煤岩破坏形式、微观破坏形貌和孔隙结构变化.结果 表明,在相同试验参数条件下,高压水射流冲击下三种岩体破坏特征具有明显差别,在破坏模式上冲蚀后煤体以水楔作用主导的纵向劈裂为主,砂岩以射流的剥蚀破坏主导的"纺锤形"破碎坑为主,而页岩以应力波和水楔作用造成的浅部横向环状裂纹及底部的纵向劈裂破坏为主.损伤程度上,煤体不同深度截面损伤度在10％以内波动,砂岩仅破碎坑处具有微弱损伤,页岩浅部损伤严重,最大可达70％.冲蚀前后的孔隙检测表明,冲蚀后煤体内大孔是冲蚀前的8倍,冲蚀后砂岩内部微孔大量转化为中孔,页岩内部大孔显著增加约为冲蚀前的300倍.冲蚀后的微观断裂机制表现出,煤体表面留有晶体断裂痕迹;砂岩冲蚀面岩石碎屑大量减少,留有大量孔隙;页岩冲蚀面上可见整齐晶体拉伸断裂痕迹.研究结果可为水射流提高非常规天然气储层岩破碎效率提供理论指导.

摘要： 冲击爆炸作用下混凝土等工程材料与结构将经历高应变率、高压、材料损伤破坏等与地震、台风等动载不同的响应.由于理论分析的局限性和试验手段的受限,近年来高精度数值模拟成为当前研究的热点.本文介绍冲击爆炸等强动载作用下混凝土结构响应的高精度数值模拟三个方面的研究进展:建立适合于强动载下新的混凝土材料模型;建立非局部化模型,以解决强动载作用下网格不收敛问题;采用无网格方法,以解决强动载作用下混凝土材料破坏的精细化数值模拟.

摘要： 运用数值模拟的方法来研究孔隙岩石的损伤破坏行为是一种比较新颖的方法。本文利用MATLAB程序生成了具有某种统计分布特征的随机数序列，并将其作为狭长椭圆孔隙的长轴，短轴、倾角及位置坐标，建立了孔隙岩石的几何模型。通过选择合适的材料本构模型，借助单元生死技术，模拟了孔隙岩石的损伤破坏过程。研究指出孔隙岩石的损伤破坏行为不仅与孔隙率、孔隙位置等几何参数有关，也和基体的弹性模量、屈服强度等材料属性有关。随着孔隙率增大，岩石细观单元损伤现象更加明显，岩石强度急剧下降，且损伤阈值也有所下降。

摘要： 用数字图像相关(DIC)方法进行复杂岩石结构损伤破坏过程的实验观测，基于观测的位移和应变场可对损伤破坏过程进行定量分析本文介绍了三种典型岩石结构损伤与破坏实验的研究结果：第一部分的研究中用高分辨率DIC 观测了压性与张性雁列岩石结构的变形过程，分析并确定了与温度变化相关的应变分量，在地震前兆研究方面进行了探索；第二部分研究中用高速DIC 得到了岩石结构粘滑的动态滑动细节，为深入认识地震发生过程提供了基础数据；第三部分用高速DIC观测了一个岩石巴西圆盘的破坏过程，用统计的方法分析了试件的损伤过程相关结果对于非均匀材料和结构破坏及地震机理认识等方面具有重要意义。

摘要： 本文对大型通用软件ANSYS进行二次开发，利用APDL语言将符合混凝土损伤破坏的本构关系以材料弹性模量的变化来体现，最终实现重力坝的动力非线性分析。在ANSYS求解过程中，利用重启动技术实现了时程分析条件下求解与后处理的相互进行，通过循环和嵌套循环来实现地震作用下损伤单元的应变软化以及开裂单元的不抗拉状态，最终根据损伤变量D值和弹性模量降低值可直观量化地了解单元在地震动作用下的损伤发展过程和开裂状态，特别是能够模拟出实验中宏观裂缝出现前坝体内外混凝土的损伤部位和损伤程度。利用本文所述的损伤本构关系，计算得出的加速度最值与试验测值比较接近，说明所选用的本构模型可以很好地模拟高混凝土重力坝在强震下的损伤破坏情况。计算与试验的坝体损伤开裂状况都是：在坝颈处，由坝体下游开始出现裂纹，逐渐扩展至上游，最终汇合贯通成裂缝。因此重力坝的薄弱部位是坝体的折坡段儿，此处单元的应力应变最大，产生的损伤断裂最为明显，故在设计和加固时要对折坡部位予以重视。

摘要： 从岩石材料细观非均匀性特点出发,运用连续介质损伤力学理论,推导了岩石材料细观损伤本构关系式.以ANSYS二次开发平台为主体,基于细观损伤力学,提出基于宏观均质假定的等效损伤单元来模拟隧道洞口段岩质边坡的损伤开裂过程.计算结果表明:在细观方面边坡损伤破坏是个不断损伤的过程,在地震荷载作用下,边坡结构首先会出现微裂纹,随着地震动时间增加,已出现的微裂纹逐渐扩展形成可见的裂缝,最后形成连续的损伤区域;尤其在隧道拱顶上方形成连续贯通的损伤区域,可看出拱顶已完全破坏,给隧道安全运行带来不利影响,因此在设计施工时要对拱顶上方进行加固处理.该计算方法和分析成果可用于同类复杂结构的损伤破坏分析.

摘要： 针对埋地敷设油气输送管道常因埋设深度不够、其他作业单位违章施工、机动车辆碾压等原因造成管道遭受机械外力载荷破坏的情况,分析了管道遭受外力破坏变形的情况及如何检验评定,并列举了管壁遭受凹陷变形破坏案例的分析评定过程,同时也提出了埋地油气管道保护的建议.

摘要： 采用离散元法建立并校准了碳化硅陶瓷的离散元模型,建立了脆性材料的热力学模型,模拟了不同温度下的单轴压缩试验及三点弯曲试验,分析了碳化硅陶瓷不同温度下的应力应变曲线、力学性能参数结果以及单轴压缩的破坏形态.结果表明:当温度小于500°C时,温度场对材料的力学响应及力学性能参数基本没有影响;但随着温度的逐渐增加,材料的弹性模量逐渐降低,泊松比逐渐提高,材料的抗压强度和弯曲强度也随之降低.结合材料的应力应变曲线、力学性能参数结果以及不同温度下的单轴压缩破坏形态可知:随着温度的增加,材料的破坏形态由脆性断裂逐渐向塑性变形转变,且在失效过程中伴随有材料的"软化"现象.

摘要： 采用离散元法建立并校准了碳化硅陶瓷的离散元模型,建立了脆性材料的热力学模型,模拟了不同温度下的单轴压缩试验及三点弯曲试验,分析了碳化硅陶瓷不同温度下的应力应变曲线、力学性能参数结果以及单轴压缩的破坏形态.结果表明:当温度小于500°C时,温度场对材料的力学响应及力学性能参数基本没有影响;但随着温度的逐渐增加,材料的弹性模量逐渐降低,泊松比逐渐提高,材料的抗压强度和弯曲强度也随之降低.结合材料的应力应变曲线、力学性能参数结果以及不同温度下的单轴压缩破坏形态可知:随着温度的增加,材料的破坏形态由脆性断裂逐渐向塑性变形转变,且在失效过程中伴随有材料的"软化"现象.

摘要： 采用离散元法建立并校准了碳化硅陶瓷的离散元模型,建立了脆性材料的热力学模型,模拟了不同温度下的单轴压缩试验及三点弯曲试验,分析了碳化硅陶瓷不同温度下的应力应变曲线、力学性能参数结果以及单轴压缩的破坏形态.结果表明:当温度小于500°C时,温度场对材料的力学响应及力学性能参数基本没有影响;但随着温度的逐渐增加,材料的弹性模量逐渐降低,泊松比逐渐提高,材料的抗压强度和弯曲强度也随之降低.结合材料的应力应变曲线、力学性能参数结果以及不同温度下的单轴压缩破坏形态可知:随着温度的增加,材料的破坏形态由脆性断裂逐渐向塑性变形转变,且在失效过程中伴随有材料的"软化"现象.

摘要： 采用离散元法建立并校准了碳化硅陶瓷的离散元模型,建立了脆性材料的热力学模型,模拟了不同温度下的单轴压缩试验及三点弯曲试验,分析了碳化硅陶瓷不同温度下的应力应变曲线、力学性能参数结果以及单轴压缩的破坏形态.结果表明:当温度小于500°C时,温度场对材料的力学响应及力学性能参数基本没有影响;但随着温度的逐渐增加,材料的弹性模量逐渐降低,泊松比逐渐提高,材料的抗压强度和弯曲强度也随之降低.结合材料的应力应变曲线、力学性能参数结果以及不同温度下的单轴压缩破坏形态可知:随着温度的增加,材料的破坏形态由脆性断裂逐渐向塑性变形转变,且在失效过程中伴随有材料的"软化"现象.

摘要： 本发明涉及一种大口径抛光工件激光损伤阈值的非破坏性评价方法，通过表面疵病检测装置对工件表面划痕及微裂纹等机械缺陷进行采样，利用计算机对采样图片进行图像预处理、缺陷识别与位置标记，依托超景深显微镜完成对机械缺陷的准确识别与提取，实现大口径工件的全局性评价，结合有限时域差分方法及激光损伤阈值评价公式，获得大口径抛光工件表面的激光损伤阈值，原理可靠、实现过程简单，并有效减少传统激光损伤测试过程中对工件的消耗。本发明方法适用于高能量/高功率激光聚变装置中使用的各类大口径抛光工件。

摘要： 本发明公开了一种非均质致密岩石损伤程度的非破坏性实验评价方法，包括：（1）测试岩样的初始声波波速，将其转换成初始动态杨氏模量和初始动态泊松比；（2）测试岩样的孔隙度、孔径分布和分层含水率；（3）对岩样进行高温高压工作液损伤处理；（4）测试损伤岩样的声波波速，将其转换为动态杨氏模量和动态泊松比；（5）测试损伤岩样的孔隙度、孔径分布和分层含水率，分析岩样物性变化、孔隙结构变化、工作液侵入深度；（6）计算岩样的损伤变量；（7）拟合岩样的损伤变量与动态杨氏模量、动态泊松比的关系式，对工作液的力学损伤进行评价和预测。本发明解决了非均质致密岩石的损伤评价问题，为钻完井优化设计提供技术指导和理论依据。

摘要： 本发明涉及飞机结构强度计算领域，特别涉及一种结构损伤渐进破坏的边界条件迭代方法，以解决计算结构损伤渐进破坏过程中从总体模型提取边界条件施加到细节模型上的费时费力，而且随着损伤的加剧，边界条件逐渐不准确的问题。本发明的结构损伤渐进破坏的边界条件迭代方法，包括如下步骤：边界条件的自动提取；细节模型的建立；约束条件的迭代求解。本发明充分考虑损伤的逐渐扩大，材料性能、刚度等的退化等因素引起的边界条件的变化，使得边界条件更加准确；另外，由于计算过程在全机模型和细节模型中反复迭代，极大地提高了计算的精度，使得结果准确性更高。

摘要： 本发明公开了一种自动式岩石损伤破坏试验中的视电阻率测量装置，所述底座的顶部焊接有箱体，所述箱体的顶部两侧均通过螺丝连接有壳体，所述壳体的内壁两侧均开设有滑槽，所述滑槽的内部滑动连接有导轨，所述导轨的一侧通过螺丝固定连接有板体，通过第一电机、双向螺纹杆、两个第一滑块、导轨和滑槽的配合下，使第一连板和第二连板带动板体移动到岩石试块表面夹持固定，且拉板碎板体一同移动，使拉板与岩石试块表面贴合，通过启动液压缸带动破坏锤头向岩石试块破坏，通过壳体对其周边进行防护，避免了破碎时，岩石试块发生倾倒或者偏移的情况发生；避免了人为进行清理，省时省力，准备下次试验，直至试验结束，以提高试验效果。

摘要： 本发明公开一种煤矿地下水库煤柱坝体损伤破坏测定装置与测定方法，其主体结构包括振动与电流发射端、信号接收端、信号处理装置，信号接收端包括振动信号接收器、电流信号接收器、膨胀套、注水管、信号传输线，振动与电流发射端用于向煤柱坝体内发生振动信号和电流信号，信号处理装置用于对振动信号、电流信号进行存储、计算、分析处理；由振动与电流发射端向煤柱坝体内发射振动信号、电流信号，由信号接收端的振动信号接收器、电流信号接收器分别接收发射的振动信号和电流信号，并通过信号传输线将接收的振动信号和电流信号传送至信号处理装置，由信号处理装置对振动信号、电流信号进行存储、计算、分析处理，解决了传统技术、装备难以对煤柱坝体的损伤破坏进行测定，不能对煤柱坝体的稳定性、可靠性、安全性进行评估的问题。

摘要： 本发明公开一种煤柱损伤破坏监测方法，首先需要建立煤柱位置的坐标系，随着工作面推进，在煤柱表面（储水区一侧）安装应力传感器、流向监测器，并对应力传感器、流向监测器按坐标位置进行编号，工作面开采完毕后，通过人工坝体将开采区域进行封闭，形成煤矿地下水库，向水库中注水后，对煤柱表面布设的应力传感器、流向监测器进行监测，通过对监测数据进行分析处理，确定煤柱是否发生损伤破坏，以及发生损伤破坏的位置。本发明实现了煤柱损伤破坏位置及程度的实时在线监测，且监测过程不会对煤柱造成损伤，具有精准度高、成本低、简单易操作等优点。

摘要： 本发明涉及建筑安全与应急救援技术领域，公开了一种基于损伤破坏模式匹配的受火建筑倒塌预警方法，包括：标记建筑结构的关键构件；基于不同的火灾工况构建结构损伤破坏模式数据库，所述结构损伤破坏模式数据库的每个数据样本与致使该火灾工况的构件组合进行关联；获取火灾现场损伤破坏的构件，基于结构损伤破坏模式数据库判断是否有倒塌风险。本发明能快速准确判定受火建筑的稳定性状况，对结构倒塌进行提前预警，为火灾现场灭火救援指挥决策提供技术依据。

摘要： 本发明公开了一种底板采动导水损伤破坏深度计算方法，包括：基于单轴试验、残余强度和封堵测漏的底板岩体采动损伤度计算；基于断裂力学、矿压控制和塑性力学的底板采动导水损伤破坏深度计算。本发明的方法不但融合室内单轴试验、采空残余强度和封堵测漏，也融合了断裂力学、矿压控制和塑性力学，其参数简洁明了易于获得，其结果准确使用易于应用。

摘要： 本发明公开一种煤矿地下水库煤柱坝体损伤破坏测定装置与测定方法，其主体结构包括振动与电流发射端、信号接收端、信号处理装置，信号接收端包括振动信号接收器、电流信号接收器、膨胀套、注水管、信号传输线，振动与电流发射端用于向煤柱坝体内发生振动信号和电流信号，信号处理装置用于对振动信号、电流信号进行存储、计算、分析处理；由振动与电流发射端向煤柱坝体内发射振动信号、电流信号，由信号接收端的振动信号接收器、电流信号接收器分别接收发射的振动信号和电流信号，并通过信号传输线将接收的振动信号和电流信号传送至信号处理装置，由信号处理装置对振动信号、电流信号进行存储、计算、分析处理，解决了传统技术、装备难以对煤柱坝体的损伤破坏进行测定，不能对煤柱坝体的稳定性、可靠性、安全性进行评估的问题。

摘要： 本实用新型提供一种近断层地震动作用下桥梁损伤破坏模拟装置，土体箱的底板包括可活动钢板和固定钢板；可活动钢板为活动板，且和四周紧邻侧的间隙用帆布软连接；可活动钢板的底面四角分别固定有连接装置上部；底座的底部固定设有两块反力钢板，每块反力钢板上两端分别固定一个连接装置下部和角度支座；作动器顶部与连接装置上部铰接，底部与连接装置下部铰接；角度支座以设定角度支撑作动器。作动器顶升，推动可活动钢板以设定角度设定速率抬升上部土体箱中的土体，以此模拟地震中逆断层上盘土体的抬升产生的近断层地震动。本实用新型通过分析产生的近断层地震动对桥梁模型的影响进一步发展到真实桥梁损伤破坏机理的研究。