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153 篇 期刊文献
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10 篇 西安科技大学
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8 篇 北京交通大学
8 篇 江西理工大学
8 篇 重庆大学
7 篇 北京科技大学
7 篇 西南交通大学
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5 篇 三峡大学
5 篇 沈阳工业大学
5 篇 中南大学
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作者

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基于能量耗散理论的纳米SiO2改良土损伤本构模型

基于能量耗散理论的纳米SiO2改良土损伤本构模型

引用

作者：李晓娅四川农业大学

学位级别：硕士

天然状态下砂土具有强度低、渗透性高和松散性强的特点,土性改良是使其力学特性满足工程标准的重要手段。随着纳米技术的迅速发展,纳米材料被广泛用于土性改良,本文通过对纳米二氧化硅改良土进行常规三轴试验、CT扫描和SEM测试。研究纳... 详细信息

天然状态下砂土具有强度低、渗透性高和松散性强的特点,土性改良是使其力学特性满足工程标准的重要手段。随着纳米技术的迅速发展,纳米材料被广泛用于土性改良,本文通过对纳米二氧化硅改良土进行常规三轴试验、CT扫描和SEM测试。研究纳米二氧化硅对砂土的抗剪强度的影响与强度机理。通过三轴加卸载试验,研究土体变形内部各部分能量变化规律。结合能量耗散原理,构建改良土损伤因子演化方程,并基于损伤理论建立纳米二氧化硅改良土的损伤本构模型。主要内容及结论如下:(1)纳米二氧化硅改良土的静力特性。利用标准应力路径三轴测试仪,对纳米二氧化硅含量分别为0%、1%、2%、3%、4%、和4.5%,围压条件为20k Pa、40k Pa、60k Pa和80k Pa的改良土进行常规三轴剪切试验。试验结果表明,围压对应力-应变曲线变化趋势没有影响,不含纳米二氧化硅的试样在不同围压水平下应力应变曲线形态呈应变硬化趋势,当含有纳米二氧化硅的试样应力-应变曲线呈应变软化趋势。纳米二氧化硅含量越大,应变软化特征越明显。改性后的纳米二氧化硅对松散砂土的抗剪强度、弹性模量和粘聚力都有较大的提高,对内摩擦角影响不大。纳米二氧化硅的惨入量存在一个最佳值使得改良土的力学性能最优,约为3.5%。当纳米二氧化硅配合比一定时,围压对试样的峰值应力大小有影响,当轴向应变一定时对应的偏差应力随围压的增加而增大。纳米二氧化硅含量为3.5%时试样的电镜扫描图中土壤颗粒间的孔隙明显较少,骨架结构均匀、致密,并且由于纳米二氧化硅的纳米效应土颗粒被纳米二氧化硅颗粒包裹形成包裹体,大量的纳米二氧化硅聚集在一起形成颗粒团。但纳米二氧化硅超过3.5%后,会出现过量的团聚现象。而在不含纳米二氧化硅的原状土图像中颗粒间的接触以点-点接触和点-面接触为主,有效接触面较少,土颗粒间存在大量的孔隙。(2)三轴加载过程纳米二氧化硅改良土的能量演化规律。利用标准应力路径三轴测试仪对纳米二氧化硅改良土在围压20k Pa、40k Pa、60k Pa和80k Pa为进行三轴加卸载试验。同一围压不同应变处卸载不可恢复变形越大,滞回环面积随着卸载应变的增大而增大。加载过程总能量和耗散能随应变增加不断增加,弹性能先增加然后不断减小并最终趋于稳定。围压越大,弹性储能越多,高围压下的试样在能量驱动下较低围压下的试样峰值应力点右移,抵抗变形破坏能力越强。(3)纳米二氧化硅改良土的损伤本构模型建立与验证。基于微观试验结果将改良土看作包裹体损伤之后的部分和未损伤的部分共同承担外荷载,结合改良土土体破坏后仍然具有一定残余强度和土样破坏后仍然能存储一定的弹性能的特性,从残余弹性能角度对损伤本构模型进行修正,建立能反映纳米二氧化硅改良土损伤全过程的损伤本构模型。通过该模型对改良土的应力应变特性进行模拟,并与室内结果对比,结果表明,该模型能较好描述改良土的应变软化特性和残余强度阶段特征。

关键词：纳米二氧化硅能量耗散损伤变量损伤本构模型

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混凝土试件损伤本构模型及裂缝扩展行为研究

混凝土试件损伤本构模型及裂缝扩展行为研究

引用

作者：宋紫薇新疆大学

学位级别：硕士

混凝土材料是一种非均匀的多相介质,在结构还未服役时,其内部就已含大量随机分布的孔隙、微裂缝等初始缺陷。原生孔隙、裂缝会弱化混凝土材料的力学性能,并会在外部环境变化下不断扩展演化,最终将导致建筑结构破坏而丧失承载能力,而破... 详细信息

混凝土材料是一种非均匀的多相介质,在结构还未服役时,其内部就已含大量随机分布的孔隙、微裂缝等初始缺陷。原生孔隙、裂缝会弱化混凝土材料的力学性能,并会在外部环境变化下不断扩展演化,最终将导致建筑结构破坏而丧失承载能力,而破坏形式只能在有限程度上表征其应力历史、破坏形态。所以,要着实描述混凝土结构裂缝扩展演化过程及其破坏机理,便需从损伤力学的角度出发,研究随机性与非线性性质的影响,探索其演化机理及失稳破坏依据。本文通过一定体积掺量的EPS颗粒来模拟混凝土材料中初始缺陷,从含有不同初始孔隙率的混凝土材料入手研究,探讨混凝土材料基本力学性能受初始孔隙率的影响及混凝土裂缝扩展演化规律随其变化情况,建立考虑初始孔隙率的损伤本构模型,并通过有限元分析软件实现未预制初始缺陷钢筋混凝土梁裂缝扩展路径的可视化。主要研究内容如下:(1)进行考虑初始孔隙率的混凝土试块基本力学性能试验,通过EPS颗粒预制混凝土材料中初始孔隙,分别对预制初始孔隙率为0%、2%、4%、6%的混凝土试块进行立方体抗压、棱柱体抗压、立方体劈裂抗拉试验,测其强度、弹性模量及应力—应变曲线。分析初始孔隙率变化对基本力学参数的影响,通过回归分析,建立基本力学参数与初始孔隙率之间的计算公式。(2)通过预制不同初始孔隙率的钢筋混凝土梁进行四点加载受弯试验,对其破坏过程、破坏形态及承载能力进行探索性研究。以分形理论为基础探究梁表面裂缝扩展的随机性、不规则性,并用其定量描述裂缝扩展演化情况,将裂缝扩展演化路径的分形维数与力学参数之间建立相关关系,以此判断钢筋混凝土构件受载破坏时的损伤程度。(3)通过对预制不同初始孔隙率混凝土单轴压缩试验所获取的应力—应变全曲线及钢筋混凝土梁四点弯曲试验所获取的梁表面裂缝分形维数,借助Weibull统计方法与损伤力学理论,建立分形损伤本构模型,定量探究其损伤破坏演化规律,并基于试验梁表面裂缝分形维数所建立的损伤本构模型计算试验梁的受弯承载力。(4)运用有限元分析软件,取用数值模拟中的扩展有限元法,对无预制孔隙并与物理试验相同规格试验梁的开裂全过程进行数值模拟,获得其裂缝扩展演化过程。通过数值模拟逐步揭示混凝土加载破坏过程中裂缝分布演化进程及其非线性特征、机理和规律,并与物理试验结果相互验证。

关键词：初始缺陷分形维数损伤本构模型受弯承载力扩展有限元

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北部湾海洋环境下钢材锈蚀机理与损伤本构模型研究

北部湾海洋环境下钢材锈蚀机理与损伤本构模型研究

引用

作者：王强广西大学

学位级别：硕士

海洋资源是国民经济的重要组成部分,随着我国大力开发海洋经济,海洋工程建设如火如荼,大量的金属材料被应用于这种强腐蚀环境中。金属材料随着服役时间的增加,往往难以通过防护或构造措置防止锈蚀,海洋环境的高温、高湿、高辐射、高盐... 详细信息

海洋资源是国民经济的重要组成部分,随着我国大力开发海洋经济,海洋工程建设如火如荼,大量的金属材料被应用于这种强腐蚀环境中。金属材料随着服役时间的增加,往往难以通过防护或构造措置防止锈蚀,海洋环境的高温、高湿、高辐射、高盐环境又使得服役条件极为苛刻,腐蚀将造成钢材有效截面积的缩小,钢基体也会出现孔洞、裂隙引发应力集中现象,这大大降低了材料的各项力学性能以及塑性变形能力,长此以往将最终导致灾难的发生,给国家及人民带来巨大经济损失甚至危及生命安全。本文以海港、码头等临海工程常用钢材Q235为研究对象,通过北海市实海暴露试验以及室内模拟试验,探究碳钢在海洋环境下腐蚀机理,对锈蚀后钢材进行冲击韧性以及单调拉伸试验,得到了材性劣化与腐蚀程度之间的内在规律,并提出北部湾海洋环境下钢材损伤本构模型。具体工作及内容如下:开展了北部湾海域实海潮差区暴露试验,并且开发了一种室内模拟试验方法,实现了潮汐、温度自动化控制,环境参数与实海暴露试验保持一致,通过增加干湿循环频率加速锈蚀钢材;将得到的试样进行失重计算,得到了实海及模拟试验的腐蚀数据,填补了服役于北部湾海域Q235钢材腐蚀数据的空白。通过X-射线衍射仪及扫描电镜等手段对腐蚀锈层进行研究,分析锈层产物组成及结构构成,明确锈层对腐蚀行为发展影响规律,对两试验相关性进行对比,运用腐蚀动力学理论得出两者加速性关系。对实海暴露试验及室内模拟试验锈蚀后钢材共计108个,进行冲击韧性及单调拉伸试验,获得材性与失重率劣化关系,得到腐蚀损伤后材性劣化公式,通过完善经典二次塑流模型,引入时间关系,提出适用于北部湾海洋环境下带有时间因子的钢材损伤本构模型,为今后估算服役于海洋环境下的钢材力学性能残余值提供新思路。

关键词：北部湾海洋环境实海暴露试验加速腐蚀试验锈蚀机理损伤本构模型

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层理页岩静动态损伤本构模型研究

层理页岩静动态损伤本构模型研究

引用

作者：陈恒中国矿业大学

学位级别：硕士

页岩储层在人为压裂增透干扰下会产生损伤、破裂使得页岩气渗透性得到大幅提升,从而提高页岩气采收效率。而采场页岩储层也经历了原岩、损伤发展、破裂的过程,各个阶段相应的岩石力学属性发生了很大的变化,此时,传统的岩石力学本构理论... 详细信息

页岩储层在人为压裂增透干扰下会产生损伤、破裂使得页岩气渗透性得到大幅提升,从而提高页岩气采收效率。而采场页岩储层也经历了原岩、损伤发展、破裂的过程,各个阶段相应的岩石力学属性发生了很大的变化,此时,传统的岩石力学本构理论无法精确的描述其损伤发展全过程中的力学行为,需要构建新的静动态损伤本构模型。本文通过室内试验、理论推导及数值模拟的方法,构建了层理页岩在静、动态载荷作用下的损伤本构理论,并对工业压裂缝槽周围页岩储层的损伤及渗透性演化规律进行了研究,主要内容如下:(1)对不同层理倾角页岩试样进行了单、三向压缩试验。结果表明:随着岩样内层理面倾角的增大,页岩试样的峰值强度、弹性模量呈先减小后增大的趋势,倾角为50°时抗压能力最弱,这是因为50°倾角的层理面接近三向受压下岩石的剪切破坏面,试样容易沿着层理面发生剪切破坏。另施加围压越大,页岩的峰值强度、弹性模量也越大。(2)基于压缩试验结果,引入塑性应变定义了损伤变量,建立了岩石材料损伤演化方程。基于D-P强度准则,构建了弹塑性损伤本构模型及强度准则,并推导了数值算法对此方程进行求解。在理论基础上,利用Fortran语言编制有限元程序,对层理页岩的压缩试验过程进行了数值模拟,并与试验结果进行了对比分析。结果表明本文所建立的弹塑性损伤本构模型能较好的反映出层理页岩在峰值前和峰值后的应力应变变化规律。(3)对不同层理倾角页岩试样进行了冲击加载试验,对层理页岩在动态试验中的力学特性及破坏特征进行分析,结果表明:在动态试验中层理倾角对页岩力学特性的影响明显小于静态加载试验。此时加载应变率对页岩力学特性和破坏特征的影响起主要作用,且加载应变率越高,抗压强度、弹性模量越大,破裂度越大,层理倾角的影响越小。(4)基于冲击试验结果,引入与加载应变率及应变相关的损伤变量,建立了损伤演化方程,构建了适用于层理页岩的动态损伤本构模型。利用Fortran语言对有限元源程序进行二次开发,编制动态损伤本构方程求解子程序,并对层理页岩的冲击试验过程进行了数值模拟。计算结果表明基于动态损伤本构模型所开发的有限元程序计算结果可以较好的反映出层理页岩在冲击加载过程中的动态力学特性。(5)利用损伤有限元程序,对某一压裂缝槽周围页岩储层的损伤场和透气性的分布和演化规律进行了计算分析,结果表明:随着在缝槽施加压力的增大,缝槽周围页岩储层的损伤程度及损伤影响范围也不断扩大,从而使页岩储层的透气性得到大幅提高。随着大损伤区域页岩不断破裂,缝槽加压边界也不断前移,卸压范围不断增大。该论文有图77幅,表11个,参考文献94篇。

关键词：层理页岩冲击损伤损伤本构模型

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基于线性能量储耗规律的硬煤循环加卸载损伤本构模型研究

基于线性能量储耗规律的硬煤循环加卸载损伤本构模型研究

引用

作者：赵英杰东南大学

学位级别：硕士

随着浅部煤炭资源的开采殆尽,煤炭开采逐渐向深部发展。然而,在深部煤巷掘进过程中,煤体会频繁受到周期性循环荷载的扰动。由于煤是一种天然的复杂介质,含有裂纹、孔洞等原生缺陷,这种周期性的循环荷载扰动会导致煤内部产生损伤、变形... 详细信息

随着浅部煤炭资源的开采殆尽,煤炭开采逐渐向深部发展。然而,在深部煤巷掘进过程中,煤体会频繁受到周期性循环荷载的扰动。由于煤是一种天然的复杂介质,含有裂纹、孔洞等原生缺陷,这种周期性的循环荷载扰动会导致煤内部产生损伤、变形、以及裂纹扩展,从而引发严重的煤矿灾害。研究煤在单轴压缩下的本构关系,对于地下防灾具有重要的基础作用,考虑到煤材料在外力荷载下破裂的本质是能量存储、耗散、剩余以及释放的综合结果,本研究从煤矿开采领域的冲击地压防治角度出发,以具有冲击倾向性和脆性破坏特征的硬煤作为研究对象,基于煤中存在的线性能量储耗规律,从统计学损伤和能量耗散损伤两个角度出发,将线性能量储耗规律运用于硬煤的损伤演化和本构模型研究中,基于应变等效性假设和修正系数,建立了单轴压缩本构模型,并最终利用循环迭代算法建立了循环加卸载条件下的损伤本构模型。本研究的主要结论如下: (1)佐证了硬煤在单轴压缩条件下存在的线性储能与耗能规律,利用该规律,可直接得到煤在峰前加载任一位置处的弹性应变能和耗散应变能。通过理论和比较分析,线性储能与耗能规律在计算能量参数上比传统能量计算方式更具优越性,为利用线性储耗规律分析损伤演化并建立本构模型奠定了理论基础。 (2)从统计损伤研究角度,以弹性应变能作为硬煤单元的微元强度,基于微元强度遵循Weibull分布,引入线性储能规律,进行严格推导得到损伤表征式,并基于应变等效性假设建立起统计损伤本构模型。在此基础上,分析了应变等效性假设的不足,提出了应变幂函数形式的修正系数运用在本构模型中,并通过多组不同形状,不同种类煤试样的单轴压缩试验数据验证了模型的准确性和适用性。 (3)从宏观能量耗散研究损伤的角度,提出了用能量耗散直接表征硬煤损伤变量的方法,引入了线性耗能规律在损伤表征式中,并利用修正系数建立了损伤本构模型,同样通过试验数据进行了模型验证,并将其与传统能量计算方法得到的本构模型进行比较,发现基于线性耗能规律建立的损伤本构模型更平滑和连续,受加载应力波动较小,为从能量耗散角度分析损伤演化和建立本构模型提供了新的思路。 (4)在单轴损伤本构模型建立的基础上,比较了统计损伤方法和能量耗散损伤方法的优缺点,选用了宏观能量耗散方法进行循环加卸载本构模型的建立。验证了煤在循环加卸载条件下的线性储能与耗能规律,并建立了循环加卸载条件下的损伤表征式。利用应变假设推导了卸载曲线的表达式,用循环迭代算法建立了硬煤在多次循环加卸载过程的损伤本构模型。最后,选用一次循环加卸载和多次循环加卸载的试验数据验证了该模型的适用性,为从能量角度研究煤在复杂应力路径下的损伤演化和本构方程提供了一种新的方法。

关键词：硬煤线性储能规律线性耗能规律损伤本构模型循环加卸载

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基于ABAQUS的混凝土损伤本构模型二次开发及其应用

基于ABAQUS的混凝土损伤本构模型二次开发及其应用

引用

作者：王维利华北水利水电大学

学位级别：硕士

混凝土材料是一种非均质、不等向,且随时间和环境条件而改变的多相混合材料。由于其内部之间存在一些原始弊端,比如许多随机分布的孔隙和微裂缝等等。这些缺陷的存在会弱化混凝土材料的力学性能,其在外部环境变化下不断扩展演化,最终将... 详细信息

混凝土材料是一种非均质、不等向,且随时间和环境条件而改变的多相混合材料。由于其内部之间存在一些原始弊端,比如许多随机分布的孔隙和微裂缝等等。这些缺陷的存在会弱化混凝土材料的力学性能,其在外部环境变化下不断扩展演化,最终将导致混凝土结构破坏而丧失承载能力,而破坏形式只能在有限程度上表征其破坏形态。截至目前,基本上所有的混凝土本构模型都是在力学理论的基础上建立的,然而,它们都不能完全描述混凝土的本构行为。因此,想要确切的表达混凝土裂缝扩展演化过程乃至其损伤破坏机理,我们有必要从损伤力学层面,去探究其演化机理及失稳破坏依据,探寻科学合理的混凝土本构模型从而进行有限元仿真模拟,其不仅能提高建筑业的建造水平具有积极的意义,而且也是一项非常重要的基础性前沿课题。本文主要研究内容如下:(1)考虑ABAQUS有限元软件材料库所包含的本构模型适用性以及灵活性的问题,基于统计损伤理论,以白卫峰等人建立的混凝土正交各向异性统计损伤模型为依据。该模型将单轴拉伸、压缩作为最基本的宏观破坏模式,考虑断裂、屈服两种细观损伤机制。其中,细观损伤演化过程呈现出明显地规律性,可由统计损伤模型中5个特征参数的变化规律表征。基于FORTRAN语言,利用VUMAT用户子程序接口,将编好的子程序嵌入到ABAQUS主程序中实现了二次开发。通过单个单元模型预测混凝土试块单轴拉伸、压缩过程,验证了模型的合理性。(2)进行了考虑不同冻融损伤次数和不同硅粉含量的混凝土试块基本力学性能试验。通过设计试验,分别对冻融次数为0、25、50、75、100、125、150和硅粉含量为0%、3%、6%、9%、12%的混凝土试块进行单轴压缩和劈拉试验,测其弹性模量、强度,从而得到不同冻融损伤和硅粉含量下的单轴压缩应力—应变曲线。分析了冻融损伤和硅粉变化对混凝土基本力学性能及各项参数的影响。(3)通过ABAQUS有限元软件对三点弯曲梁进行数值分析,开展了混凝土三点梁在不同缝高比a=0、0.2、0.4、0.6下的数值模拟,对三点梁在受力过程中的极限变形、破坏机理以及最大承载力进行了探讨性分析。基于试验数据,获得考虑冻融损伤、硅粉含量影响的损伤模型参数。进一步开展了考虑冻融损伤和硅粉含量影响的三点弯曲梁数值模拟,通过相应试验数据获得所需的细观损伤参数。进而通过预制不同初始裂缝来模拟混凝土梁从开始施加荷载到最后失稳破坏的全过程,分析了冻融损伤、硅粉含量对三点弯曲梁承载力及裂缝扩展过程的影响。证实了模型的有效性、可行性和适用性。

关键词：混凝土 VUMAT子程序损伤本构模型三点弯曲梁数值模拟裂缝扩展

来源：评论

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岩石损伤本构模型的建立及其在围岩稳定性计算中的应用

岩石损伤本构模型的建立及其在围岩稳定性计算中的应用

引用

作者：陈凯中国矿业大学

学位级别：硕士

岩石的本构关系对一切岩土工程活动具有重要的帮助作用。本文利用细观损伤力学理论、宏观损伤力学理论、统计强度理论、物种增长模型、统计函数以及连续损伤理论建立了岩石统计损伤本构模型;在损伤本构模型的建立过程中,分为两种类型:其... 详细信息

岩石的本构关系对一切岩土工程活动具有重要的帮助作用。本文利用细观损伤力学理论、宏观损伤力学理论、统计强度理论、物种增长模型、统计函数以及连续损伤理论建立了岩石统计损伤本构模型;在损伤本构模型的建立过程中,分为两种类型:其一,引入微元强度满足的概率分布（对数正态分布、幂函数分布以及正态分布）,采用了M-C准则的应力组合形式,建立了基于统计强度理论的损伤演化模型。同时,利用连续损伤力学理论构建了基于统计强度理论的损伤本构模型;其二,基于损伤增长和物种增长的关系和M-C准则的应力组合形式,建立了基于Logistic模型的损伤演化模型。同时,利用连续损伤力学理论构建了基于Logistic模型的损伤本构模型;本文采用最小二乘法、峰值点法以及反演法来求解岩石损伤本构方程的参数;同时,验证了岩石在单轴和三轴压缩条件下损伤本构方程的适用性,根据证明结果,引入残余强度,提出新的三轴压缩条件下的岩石损伤本构模型。验证了单轴压缩条件下的损伤本构模型,根据拟合效果,进行精度对比和分析,并得出其适用岩石的类别;同时,验证了三轴压缩条件下的损伤本构模型,根据拟合效果,作精度对比和分析。将提出的损伤本构模型程序化,二次开发FLAC3D,分析围岩稳定性。

关键词：损伤本构关系岩石力学试验损伤本构模型围岩稳定性分析

来源：评论

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含破裂面灰岩渗流-应力耦合特性及损伤本构模型研究

含破裂面灰岩渗流-应力耦合特性及损伤本构模型研究

引用

作者：唐时美西华大学

学位级别：硕士

随着地下工程的蓬勃发展,高致密岩石渗流-应力耦合特征研究已成为诸多学者关注的热点。其具有强度高、低渗透等特点,是储存库的理想围岩,但地质演化和施工作用会使其产生破裂面,影响工程稳定。基于此,本文针对完整灰岩和含破裂面灰岩开... 详细信息

随着地下工程的蓬勃发展,高致密岩石渗流-应力耦合特征研究已成为诸多学者关注的热点。其具有强度高、低渗透等特点,是储存库的理想围岩,但地质演化和施工作用会使其产生破裂面,影响工程稳定。基于此,本文针对完整灰岩和含破裂面灰岩开展了渗流-应力耦合试验,揭示了其在渗流-应力耦合作用下的力学特征和渗透特征,同时利用声发射系统同步监测,分析了声发射特征及其与渗透特征的响应关系,并结合损伤理论,建立了含破裂面灰岩渗流-应力耦合作用下的损伤本构模型。主要研究内容及成果如下:(1)含裂面灰岩和完整灰岩的变形与强度特征均具有显著的围压强化效应和水压弱化效应。围压能够有效提高含破裂面灰岩和完整灰岩的弹性模量和强度,限制横向变形和扩容;而水压作用下,弹性模量和强度随水压升高而降低,泊松比随水压升高而增大,扩容破坏特征显著;水压对强度和变形的弱化作用随围压升高而减弱,含破裂面灰岩在静水压作用下的变形和强度弱化程度高于动水压作用,其力学特征与围压和水压差值密切相关。(2)含破裂面灰岩和完整灰岩变形过程中渗透率变化规律与应力-应变特征密切相关。完整灰岩渗透率随应力-应变曲线呈阶段性变化,渗透率最小点出现于扩容点之前,渗透率峰值滞后于应力峰值;含破裂面灰岩渗透率随应力-应变曲线的变化趋势与完整灰岩相反,其渗透率随应变的增大而减小,并在峰值应力附近平稳。含破裂面灰岩的渗透率随围压升高呈指数函数降低,而随渗透压升高成幂函数增大,渗透率与围压和渗透压差值呈正相关关系。(3)含破裂面灰岩和完整灰岩变形过程中声发射演化规律具有明显阶段特征,且与渗透率变化规律具有响应关系。完整灰岩和含破裂面灰岩声发射特征均经历了沉静、相对稳定、稳定增长和加速增长4个阶段;完整灰岩在声发射稳定增长阶段前的渗透性差,渗透率变化较小,声发射加速增长阶段的渗透率突增后快速减小至最终稳定;含破裂面灰岩渗透率随声发射参数的增长持续减小,并在声发射加速增长阶段趋于稳定。(4)基于渗流-应力耦合下完整灰岩和含破裂面灰岩力学特征分析,结合Weibull分布理论和Mohr-Coulomb强度准则,引入安全系数对损伤变量进行修正,建立了考虑渗透压和有效围压的损伤本构模型,并通过试验结果验证,所建立的模型能够很好地描述含破裂面灰岩的本构关系。

关键词：含破裂面灰岩渗流-应力渗透率声发射损伤本构模型

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基于节理岩体损伤本构模型的FLAC3D二次开发及应用

基于节理岩体损伤本构模型的FLAC3D二次开发及应用

引用

作者：朱晓鹏中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

自然界中的岩体不但含有节理、裂隙等宏观缺陷,而且也含有微孔洞、微裂纹等细观缺陷。在进行岩体的损伤分析时,目前的学者多是把两种缺陷分割开来进行考虑,显然这与实际情况是不符的。节理、裂隙等宏观缺陷是由微裂隙、微孔洞等细观缺... 详细信息

自然界中的岩体不但含有节理、裂隙等宏观缺陷,而且也含有微孔洞、微裂纹等细观缺陷。在进行岩体的损伤分析时,目前的学者多是把两种缺陷分割开来进行考虑,显然这与实际情况是不符的。节理、裂隙等宏观缺陷是由微裂隙、微孔洞等细观缺陷发展演化而来,宏观缺陷的扩展也会产生新的细观缺陷,两种缺陷存在着复杂的相互作用。这就要求我们提出一种能同时反映两种不同尺度缺陷的本构模型。本文以此为出发点开展了以下研究:(1)基于拉应变准则和Weibull分布建立了只考虑细观损伤的岩体损伤本构模型;综合考虑岩体中节理的长度、倾角、条数等物理参数及节理的内摩擦角、节理粘聚力等力学参数建立了含节理等宏观损伤的岩体本构模型;根据Lemaitre应变等效假设,对两种不同类型的损伤的损伤变量进行耦合,得出综合考虑宏细观损伤的耦合损伤本构模型。(2)以岩土模拟软件FLAC3D为基础,用VC++语言对自定义本构模型进行二次开发,生成可供FLAC3D调用的动态链接库文件。自定义本构模型开发过程主要包括基类成员函数的定义、模型的注册、模型与FLAC3D之间的数据传递以及模型状态指示器,最后对自定义本构模型进行加载和运行。(3)在FLAC3D中进行了一个岩石试件的单轴压缩数值试验。当模拟试件中含单条节理时,得出试件的自定义本构模型的应力应变曲线并与理论曲线和摩尔-库伦本构模型的模拟曲线进行对比,验证了自定义本构模型的合理性;当模拟试件含单组节理时,分别改变节理的长度、倾角、条数、内摩擦角,验证这些参数的改变对岩体试件的强度的影响。(4)最后结合一个隧道开挖的工程实例,介绍了隧道的基本情况,建立隧道开挖模型,对隧道开挖过程中的沉降变形进行监测并与实际的监测数据进行对比,进一步验证自定义本构模型的正确性。

关键词：细观缺陷宏观缺陷损伤本构模型二次开发 FLAC3D

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基于断裂带宽度的混凝土损伤本构模型

基于断裂带宽度的混凝土损伤本构模型

引用

作者：张正海安徽理工大学

学位级别：硕士

混凝土作为一种常见的建筑材料，广泛应用。为研究其力学性能，建立了一系列混凝土本构模型，取得了丰富的成果。但是目前对混凝土的损伤模型研究成果不多，且已有的混凝土损伤本构模型往往普适性不高，仅仅针对一种或几种情况的损伤形... 详细信息

混凝土作为一种常见的建筑材料，广泛应用。为研究其力学性能，建立了一系列混凝土本构模型，取得了丰富的成果。但是目前对混凝土的损伤模型研究成果不多，且已有的混凝土损伤本构模型往往普适性不高，仅仅针对一种或几种情况的损伤形式有效，而实际工程损伤混凝土是普遍存在的，损伤状况较为复杂。因此，需要建立一个具有更高普适性的混凝土损伤本构模型，满足实际需要。同时，可以注意到，在建立的混凝土损伤本构模型中，往往存在网格尺寸依赖性，模拟结果无法收敛，这需要去解决。　　本文在不可逆过程热力学框架下，建立了混凝土材料的拉压损伤模型。这项工作的目的是为了解决以下问题:在一般加载条件下，由于拉伸和压缩损伤边界面的冲突，数值解提前发散，这是应用谱分解方法区分拉伸和压缩的结果，应变驱动损伤模型不能很好地再现混凝土的拉伸-压缩特性。前者通过体积变形的符号来求解，而后者通过两个分离的耗散机制来求解。此外，值得注意的是本文提出一种改进的有限元模型网格尺寸依赖性问题的解决方法，即在断裂能理论基础上，使用一致的裂缝带宽，考虑了不规则网格和任意裂缝方向的情况下的裂缝频带方法。实验数据证明了模型的有效性。本构方程的简单性和显式积分使该模型非常适合于大规模计算。

关键词：混凝土损伤本构模型网格尺寸依赖性拉伸-压缩特性

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