检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：林钦栋中国科学院大学

学位级别：博士

渐进破坏广泛存在于岩土工程、国防工程和建筑结构等领域，与此同时，能量在渐进破坏过程中扮演重要角色。依据能量的来源，可大体分为内部能量演化诱发破裂和外界输入能量诱发破裂。因此，开展渐进破坏对力学响应特征的机理研究，建立... 详细信息

渐进破坏广泛存在于岩土工程、国防工程和建筑结构等领域，与此同时，能量在渐进破坏过程中扮演重要角色。依据能量的来源，可大体分为内部能量演化诱发破裂和外界输入能量诱发破裂。因此，开展渐进破坏对力学响应特征的机理研究，建立渐进破坏过程中不同类型能量的统计算法，构建描述裂纹生成的能量耗散模型，对于准确评估模型的宏观强度和获取能量演化特征具有重要意义。　　本文首先针对渐进破坏对力学响应特征的影响机理，提出了渐进破坏的“破裂加剧效应”和量化指标渐进破坏比Kt。随后，基于连续-非连续算法的基本概念和本构模型特点，建立了准确统计所有能量类型的能量统计算法。接着，根据岩石的多尺度模型、兰纳-琼斯势和范德华力，建立了基于岩石微观破裂机理的能量耗散模型。最后，探讨了车载导弹发射期间冲击荷载作用下道路结构的沉降、变形、破裂和能量演化特征。主要内容和结论如下:　　(1)提出渐进破坏的“破裂加剧效应”和量化指标渐进破坏比Kt，解释了渐进破坏对模型力学响应特征的影响机理。当模型发生渐进破坏时，因为应力重分布的存在，破坏将出现“破裂加剧效应”，导致模型宏观承载强度降低。在边坡稳定性分析中，理论分析和数值模拟结果均表明，基于渐进破坏比Kt对整体抗滑力修正后，依据极限平衡法得到的边坡安全系数更能准确反映边坡的稳定性。　　(2)建立准确统计模型从连续介质转变为非连续介质过程中所有能量类型的能量统计算法。基于连续-非连续算法的基本概念，首先将模型的能量划分为单元变形能WEE、单元动能WEV、弹簧变形能WPE、弹簧断裂能WPC、摩擦耗能WR和阻尼耗能WD，随后依据本构模型特征，分别建立了每种能量的统计算法。数值案例验证了能量统计算法具有很好的自洽性和鲁棒性。　　(3)建立基于岩石微观破裂机理的能量耗散模型，用于准确表征裂纹生成和扩展过程中的断裂能量和力学行为。基于岩石的多尺度模型（RVE尺度—颗粒尺度—分子尺度）、兰纳-琼斯势和范德华力，建立了拉伸过程与剪切过程中能量耗散模型的力方程和势能方程。最后，通过数值模拟结果与理论推导结果和室内实验结果的对比分析，验证了能量耗散模型的准确性。　　(4)探究车载导弹发射期间冲击荷载作用下道路结构沉降、变形、破裂和能量演化特征。计算结果表明:荷载中心点沉降量时程曲线与冲击荷载时程曲线的变化趋势一致，沉降量最大值与冲击荷载的峰值点相对应，且道路结构的变形量主要产生于路基上部。破裂主要产生于冲击荷载急剧增大时期，破坏类型包括拉伸破坏和剪切破坏。不同能量类型的时程曲线存在差异，但均与冲击荷载的变化趋势密切相关。

关键词：脆性材料渐进破坏破裂加剧能量耗散模型

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基于连续-非连续单元法的三维脆性颗粒冲击破碎特性分析

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计算力学学报 2022年第3期39卷 299-306页

作者：刘新明冯春林钦栋中国科学院力学研究所北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049 西安近代化学研究所西安710065

通过在连续-非连续单元法(CDEM)中引入考虑应变率效应的断裂能本构以及能量统计算法,实现了球体冲击破碎过程中损伤破裂程度及能量演化的定量分析。计算结果表明,冲击破碎过程分为接触蓄能阶段、损伤破碎阶段和碎块飞散阶段。首先,颗粒... 详细信息

通过在连续-非连续单元法(CDEM)中引入考虑应变率效应的断裂能本构以及能量统计算法,实现了球体冲击破碎过程中损伤破裂程度及能量演化的定量分析。计算结果表明,冲击破碎过程分为接触蓄能阶段、损伤破碎阶段和碎块飞散阶段。首先,颗粒的部分动能转化为单元弹性变形能,随后这部分变形能和动能迅速转化为摩擦消耗、阻尼消耗及弹簧断裂能,破碎基本完全后碎块继续飞散。不同冲击速度下,颗粒分别出现了反弹、开裂、破碎和粉碎的现象。随冲击速度的增加,D50的变化速率逐渐放缓,破碎块度逐渐趋于稳定;破裂度、损伤度以及平均损伤因子的变化速率先增加后放缓,颗粒破坏以拉伸破坏为主。以上结论可为脆性材料冲击破碎工艺的优化设计提供依据。

关键词：连续-非连续单元法颗粒冲击破碎破碎块度数值模拟断裂能

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冲击载荷作用下路面结构的沉降及破坏特征

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爆炸与冲击 2019年第11期39卷 106-119页

作者：林钦栋冯春唐德泓李世海殷凌云王然江中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049 火箭军工程设计研究院北京100011

随着公路在导弹的无依托随机发射中扮演更加重要的角色,研究发射期间其在发射筒冲击载荷作用下的沉降及破坏特征对提高我国武器威慑力具有重要意义。选择低等级道路结构为研究对象,基于河南省、山东省、云南省及广东省的低等级道路统计... 详细信息

随着公路在导弹的无依托随机发射中扮演更加重要的角色,研究发射期间其在发射筒冲击载荷作用下的沉降及破坏特征对提高我国武器威慑力具有重要意义。选择低等级道路结构为研究对象,基于河南省、山东省、云南省及广东省的低等级道路统计信息,建立典型低等级道路结构的1/4简化计算模型,采用一种基于有限元和离散元耦合的显式数值分析方法CDEM,并引入塑性-局部化-破裂耦合的本构模型,实现冲击载荷作用下路面沉降的三维全时程模拟,显式地展现裂纹萌生和扩展过程,实现路面结构从连续状态到非连续状态的过渡。通过与落锤弯沉仪试验的监测结果对比验证道路简化模型的正确性及CDEM的计算精度,随后各选取一个沥青混凝土和水泥混凝土道路结构进行数值模拟,并从沉降量、破裂度、破坏特征等方面分析。计算结果表明:沉降量时程曲线与冲击载荷时程曲线变化趋势一致,沉降量在冲击载荷峰值点处达到最大值;破裂面主要产生于冲击载荷急剧增大时期,约占最终全部破裂面积的97%;破裂面大体分为路面结构层内的竖向破裂面和层间的水平破裂面,破坏类型包括拉伸破坏与剪切破坏;路面结构上部易产生环状破裂面,下部易产生径向破裂面。

关键词：低等级道路冲击载荷沉降与破坏 CDEM 落锤弯沉仪

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复合地层盾构刀盘掘进速率及受力特性分析

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隧道建设（中英文） 2018年第11期38卷 1895-1902页

作者：顾刚颜永国冯春林钦栋中交第四航务工程局有限公司广东广州510290 中交珠海城际轨道交通投资建设有限公司广东珠海519000 中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049

为探究复合地层中盾构刀盘的掘进速率及受力特性,基于连续-非连续单元法(CDEM),建立盾构-岩土体这一完整系统的数值计算模型。通过在CDEM中引入简单有限体积法、虚拟质量法、单元溶蚀算法等系列算法,实现盾构刀盘掘进全过程的三维模拟... 详细信息

为探究复合地层中盾构刀盘的掘进速率及受力特性,基于连续-非连续单元法(CDEM),建立盾构-岩土体这一完整系统的数值计算模型。通过在CDEM中引入简单有限体积法、虚拟质量法、单元溶蚀算法等系列算法,实现盾构刀盘掘进全过程的三维模拟。建立5种刀盘面花岗岩占比的刀盘破岩数值模型,并对不同刀盘面花岗岩占比下的刀盘进尺、掘进速率、平均转矩、平均倾覆力矩等进行详细分析。数值模拟结果表明:1)在某一特定复合地层中掘进时,随着掘进时间增加,刀盘进尺基本呈线性增大的趋势,但进尺曲线中平缓段及速升段交替循环出现; 2)刀盘面花岗岩占比由0增大至100%,掌子面处拉伸破坏单元增加,剪切破坏单元减少,且刀盘的掘进速率呈指数衰减趋势,掘进速率降低88. 7%; 3)刀盘面花岗岩占比由0增大至100%,平均转矩值逐渐增大,增大比例为117. 5%,平均倾覆力矩值则呈现先增大后减小的趋势,且在花岗岩占比为50%时最大。

关键词：盾构刀盘复合地层掘进速率受力特征 CDEM 数值模拟

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基于渐近破坏模型的震前“静音期”数值分析与思考

基于渐近破坏模型的震前“静音期”数值分析与思考

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中国地震预报论坛——2019学术交流会

作者：李世海林钦栋池顺良中国科学院大学北京 100049 中国科学院力学研究所北京 100190 前衍工程科学研究院北京 100000 中国科学院大学北京 100049 中国科学院力学研究所北京 100190 中国科学院大学北京 100049

在国内两次地震中某地震应变仪测量数据显示,地震发生前期约几个月的时间,有5天没有观测到压性脉冲及阶跃应变异常信号.而在这5天之外,压性脉冲及阶跃应变异常信号频繁.在岩石力学应力应变实验中,也有较多的文献表明,在应力峰值附近,灾... 详细信息

在国内两次地震中某地震应变仪测量数据显示,地震发生前期约几个月的时间,有5天没有观测到压性脉冲及阶跃应变异常信号.而在这5天之外,压性脉冲及阶跃应变异常信号频繁.在岩石力学应力应变实验中,也有较多的文献表明,在应力峰值附近,灾变前也有一个时间段声发射信息较少.为叙述方便，将这个时间段称为“静音期”。本文借助连续非连续数值分析法开展了不同尺度、非均匀材料的数值模型试验，发现了岩石试验破坏过程中存在着静音期，静音期出现在应力峰值附近，静音期之后发生灾变。研究了材料的强度非均匀性与产生静音期的关系。捕捉到了弹性能释放应力转移诱发破裂事件，研究了近区应力转移与远区地应力加载破坏的区别。总之，静音期是地震预警研究的重要信息，地震监测、岩石力学试验和数值模拟都表明它是“灾变”前兆。初步分析了产生静音时段的产生机理，认为是地质体渐近破坏与地质体区域平均强度不均匀所致。加强监测与全尺度数值模拟及预测理论相结合有助于深化相关问题的研究。

关键词：地震监测静音期岩石力学试验渐近破坏模型连续非连续数值分析法

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岩石的率效应及破裂场与连续场表达

岩石的率效应及破裂场与连续场表达

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2018第十二届全国爆炸力学学术会议

作者：李世海林钦栋王心泉中国科学院力学研究所北京100190 中国科学院大学北京101408 中国科学院大学北京101408

本文首先介绍了基于哈密顿原理获得的广义拉格朗日方程，分析方程中耗散能随位移、应变及速度变化各项的物理意义，分别表征了材料内部裂纹面上的摩擦力、与断裂能和速度相关的阻力。比较岩体的应力应变关系，可以看出，岩体动态特性中...

本文首先介绍了基于哈密顿原理获得的广义拉格朗日方程，分析方程中耗散能随位移、应变及速度变化各项的物理意义，分别表征了材料内部裂纹面上的摩擦力、与断裂能和速度相关的阻力。比较岩体的应力应变关系，可以看出，岩体动态特性中的率效应应该与材料裂纹萌生、扩展的断裂能有关。其次，讨论了破裂能量难以在连续场中表达的原因，理论表达破裂能需要给出不同于连续场的集合，该集合反应了在非连续尺度(微粒)和能量耗散尺度(分子作用半径)下的力学过程。给出了破裂场集合的定义以及与破裂场中能量耗散相关的独立变量一一破裂面积;分析了破裂面积具有热力学熵的特性，破裂面积的特性决定了能量耗散的类型。进而，介绍了中国科学院力学研究所提出的连续非连续单元方法以及作者曾经提出的与之相关的破裂度概念;借助于偏微分方程的冲量方法，阐明了断裂能在动量方程中的数学表达，给出了断裂耗散能在连续非连续计算方法中的计算方案。总之，基于广义拉格朗日方程提出了破裂场集合的新的力学概念以及固体力学中新的物理量破裂面积，说明了这一概念的重要性、必要性以及定量化计算的可操作性。基于两类集合为研究固体材料破坏和连续非连续介质力学奠定了理论基础;提出了不同于本构关系的表征材料力学特性新途径。

关键词：

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基于渐近破坏模型的震前“静音期”数值分析与思考

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国际地震动态 2019年第8期40卷 89-90页

作者：李世海林钦栋池顺良中国科学院大学北京100049 中国科学院力学研究所北京100190 前衍工程科学研究院北京100000

在国内两次地震中某地震应变仪测量数据显示,地震发生前期约几个月的时间,有5天没有观测到压性脉冲及阶跃应变异常信号。而在这5天之外,压性脉冲及阶跃应变异常信号频繁。在岩石力学应力应变实验中,也有较多的文献表明,在应力峰值附近,... 详细信息

在国内两次地震中某地震应变仪测量数据显示,地震发生前期约几个月的时间,有5天没有观测到压性脉冲及阶跃应变异常信号。而在这5天之外,压性脉冲及阶跃应变异常信号频繁。在岩石力学应力应变实验中,也有较多的文献表明,在应力峰值附近,灾变前也有一个时间段声发射信息较少。为叙述方便,我们将这个时间段称为“静音期”。鉴于这种现象在汶川8级大地震及之后的芦山7级地震中皆出现过,我们认为静音期很有可能是大地震的前兆现象,对地震预报具有重要意义。

关键词：数值分析静音破坏模型震前地震发生异常信号应变仪数据显示

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一种考虑舱壁遮挡的舰船舱室内爆炸冲击波载荷快速预测方法

一种考虑舱壁遮挡的舰船舱室内爆炸冲击波载荷快速预测方法

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作者：韩璐李芝绒蒋海燕张玉磊林钦栋 710065 陕西省西安市雁塔区丈八东路168号

本发明提供了一种考虑舱壁遮挡的舰船舱室内爆炸冲击波载荷快速预测方法，该方法包括以下步骤：步骤S1，三维舰船舱室结构模型离散化及等效药量转换；步骤S2，划分计算步长；步骤S3，计算各舱壁压力与破坏状态；步骤S4，剔除实际未破坏... 详细信息

标准号: CN115081110A

本发明提供了一种考虑舱壁遮挡的舰船舱室内爆炸冲击波载荷快速预测方法，该方法包括以下步骤：步骤S1，三维舰船舱室结构模型离散化及等效药量转换；步骤S2，划分计算步长；步骤S3，计算各舱壁压力与破坏状态；步骤S4，剔除实际未破坏的舱壁；步骤S5，计算破坏舱壁的压力载荷折减；本发明通过按步长求解的方式进行舱壁载荷和毁伤状态计算，对于大尺寸舰船目标，可大大提高其计算效率，减少计算时长。本发明通过构建炸点与舱壁几何中心射线的方式，基于循环扫描的方法判断在被破坏舱壁前是否存在未破坏壁面的遮挡情况，从而实现了将实际不会发生破坏的舱壁剔除，使计算结果更符合实际。

关键词：舱壁舰船舱室遮挡剔除爆炸冲击波几何中心计算效率舰船目标结构模型快速预测循环扫描压力载荷状态计算离散化求解构建时长药量射线三维转换

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一种数值模型力学参数非均匀性的设置方法

一种数值模型力学参数非均匀性的设置方法

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作者：林钦栋甘云丹张玉磊焦文俊袁建飞韩璐蒋海燕 710065 陕西省西安市雁塔区丈八东路168号

本发明提供了一种数值模型力学参数非均匀性的设置方法，包括获取待研究对象的数值网格模型，确定需设置力学参数非均匀性的单元区域；获取需设置力学参数非均匀性的单元数量N和单元ID号Mi；根据力学参数非均匀性的数据分布特征，生成... 详细信息

标准号: CN115295096A

本发明提供了一种数值模型力学参数非均匀性的设置方法，包括获取待研究对象的数值网格模型，确定需设置力学参数非均匀性的单元区域；获取需设置力学参数非均匀性的单元数量N和单元ID号M_i；根据力学参数非均匀性的数据分布特征，生成表征力学参数非均匀性的N个随机数值D_i；确定随机数值D_i和单元ID号M_i的对应关系；对单元的力学参数完成随机数值D_i的设置。不仅能快速对特定单元的某一类力学参数完成随机数值的设置，还能快速对特定单元的某几类力学参数完成随机数值的设置。不仅能生成符合特定分布特征的随机数值，还可基于室内试验装置的观测结果直接生成任意分布形式的特定数值，并且实现随机数值与单元ID号的随机匹配或特定匹配。

关键词：力学参数非均匀性匹配室内试验装置数据分布特征单元区域分布特征分布形式观测结果数值模型网格模型研究对象

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一种炸药内爆炸冲击波威力TNT当量实验方法

一种炸药内爆炸冲击波威力TNT当量实验方法

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作者：张玉磊梁浩哲杨迪林钦栋袁建飞储鑫韩璐李小虎 710065 陕西省西安市雁塔区丈八东路168号

本发明公开了一种炸药内爆炸冲击波威力TNT当量实验方法，包括内爆炸实验装置参数设计，进行TNT炸药内爆炸实验，靶板最大挠度与TNT炸药质量曲线拟合，进行被试炸药内爆炸实验，被试炸药内爆炸威力TNT当量计算；本发明提供的炸药内爆炸... 详细信息

标准号: CN115758734A

本发明公开了一种炸药内爆炸冲击波威力TNT当量实验方法，包括内爆炸实验装置参数设计，进行TNT炸药内爆炸实验，靶板最大挠度与TNT炸药质量曲线拟合，进行被试炸药内爆炸实验，被试炸药内爆炸威力TNT当量计算；本发明提供的炸药内爆炸冲击波威力TNT当量实验方法，解决了当前内爆炸冲击波参数测试结果重复性差、压力载荷模型缺乏导致的炸药冲击波威力TNT当量无法准确计算的问题，可以直观对比不同种类被试价炸药的内爆炸威力及其与TNT威力的转化关系，为炸药内爆炸威力评估提供了一种新手段；操作简单、测试结果重复性好、评价结果直观、成本低廉，可广泛用于内爆炸药威力评估及威力对比。

关键词：炸药爆炸爆炸冲击波直观参数测试结果参数设计当量计算实验装置压力载荷质量曲线最大挠度爆炸药冲击波新手段评估靶板拟合转化

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