普朗铜矿自然崩落法拉底区域塑性破坏数值模拟研究

普朗铜矿地下开采主要采用自然崩落法。在自然崩落法的采矿作用机理下,拉底工程会引起岩体内部应力发生改变,导致岩体发生塑性破坏。以普朗铜矿首采区地质调查、室内岩石力学试验、地应力测量等资料为基础,利用FLAC3D数值分析软件对普朗铜矿某中段首采区的不同拉底方式进行模拟,分析该首采区底部结构的塑性破坏区域分布及发展规律。研究结果表明:在拉底宽度不断增加的过程中,采场周围塑性破坏区域不断增大,塑性区体积和发展速度也随之增加。根据塑性区的范围和扩展速度,可将拉底区域分为“稳定区”“持续崩落区”和“加速崩落区”。研究结果有利于控制拉底宽度和分析底部结构稳定性,指导矿山生产作业和安全管理。

基于塑性破坏的承压水基坑突涌计算模型研究

针对软土地区不透水隔水层承压水基坑,从坑底土产生塑性变形破坏的力学机理出发,建立了基于塑性破坏的承压水基坑突涌计算模型,提出了屈服应力比概念和基坑突涌判断标准。用考证实例将模型计算结果与离心试验结果、现场观察结果以及压力平衡理论计算结果进行了比较。结果表明:模型计算结果与离心模型试验结果和现场观察结果比较吻合;而压力平衡理论判断结果与离心模型试验结果和现场观察结果有较大出入。因此,对于软土地区坑底存在不透水隔水层的承压水基坑,采用突涌塑性破坏模型分析基坑抗突涌稳定性是合理可靠的。

承压水引发基坑突涌塑性破坏抑制因素分析

针对软土地区坑底下伏有硬土的弱透水层与承压含水层的基坑,基于承压水引发基坑突涌塑性破坏的三维弹塑性有限元模型,分析了坑底弱透水层厚度、土粘聚力和摩擦角等抑制因素对基坑突涌塑性破坏的影响。计算结果表明:坑底弱透水厚度和土粘聚力与坑底土突涌塑性破坏成非线性反比关系,坑底弱透水层越厚或土粘聚力越大,坑底土突涌塑性破坏的可能性或破坏程度越小,而土摩擦角对坑底土突涌塑性破坏影响不大。最后,提出一些对含承压水基坑设计施工有参考价值的建议。

热采水平井塑性破坏半径预测方法及应用

有关疏松砂岩油藏水平井塑性破坏半径的研究没有考虑高温交变应力对近井岩石塑性破坏过程的影响.分析热采复杂条件下的水平井近井地层应力分布规律,提出基于不同岩石破坏准则的近井塑性破坏半径预测方法.结果表明,井壁处的塑性屈服函数值越大,井壁破坏程度越大,出砂越严重,塑性屈服函数的零点即为塑性破坏半径.井底温度越高,塑性破坏半径越大.塑性破坏半径受原地主应力顺序、井周角、方位角、井底流压等因素影响.当垂向主应力大于水平主应力时,垂直方向上的塑性破坏半径最大;反之,水平方向上的塑性破坏半径最大.当水平井方位角为0°(或180°)时,井周塑性破坏半径最大;当水平井方位角为90°(或270°)时,井周塑性破坏半径最小.该研究成果对于热采水平井出砂预测有一定的指导意义.

侧向点爆炸作用下浅埋圆拱结构塑性破坏规律

考虑近场侧向爆炸时荷载的非对称性、不均匀性和局部性,利用几何关系推导侧向爆炸时结构表面荷载的解析式.针对不同的结构截面受力模式,利用轴力和弯矩共同作用下的截面塑性破坏准则,并基于四铰破坏机制,提出浅埋圆拱结构塑性破坏简化计算方法.基于Matlab软件,判断圆拱结构塑性破坏时截面的受力模式,并确定结构塑性铰分布.结果表明:在2个拱脚附近、荷载峰值作用处,以及背爆面一侧拱肩位置产生塑性铰;在爆炸偏角较小时,塑性铰先出现于背爆面的拱脚和爆源投影点位置;随着爆炸偏角的增大,第1个塑性铰出现于迎爆面的拱脚位置.在实际工程中,大偏压是较为理想的破坏模式.

巷道底板塑性破坏带的研究

文章采用力学理论分析了巷道的应力状态,得出了底板塑性破坏带深度的计算公式,并且分析了巷道底板塑性带的分布形态。

循环载荷下考虑累积塑性破坏的船体缺口板CTOD理论及数值模拟研究

裂纹尖端张开位移(CTOD)是研究大范围屈服的低周疲劳破坏的重要参数之一,其值可反映结构材料抵抗低周疲劳裂纹形成和扩展的能力,是评估结构材料韧性的重要参量以及分析低周疲劳破坏引起裂纹扩展的主要控制参量。文章基于弹塑性断裂力学理论,从循环J积分着手,以裂纹尖端累积塑性应变为重要参量,建立循环载荷下船体板CTOD理论模型,并在有限元模拟中分析了应力比、应力幅等相关因素影响。将该模型结果与有限元计算结果进行了比较,发现结果吻合良好。结果表明:在考虑累积塑性影响下,该模型能较好地反映在循环载荷下船体板CTOD的变化规律,同时为正确评估循环载荷下船体板低周疲劳破坏与累积塑性破坏两种破坏模式耦合作用的总体断裂破坏提供途径。

松软岩土巷道塑性破坏效应分析

结合金山店铁矿粉矿巷道塑性变形的特点,分析了松软岩土巷道塑性破坏的原因及引起塑性破坏的地压形成过程,探讨了影响松软岩土巷道稳定性的破坏效应,为有效地控制巷道的塑性破坏提供了可供参考的理论依据。

循环载荷下AH32钢低周疲劳与累积塑性破坏交互作用试验研究（英文）

文章对AH32钢在循环载荷下低周疲劳破坏和累积塑性破坏的交互作用进行了试验研究。试验中分析了平均应力、应力幅值及应力比对低周疲劳裂纹扩展寿命和累积塑性应变的影响。试验结果表明,较大的循环载荷下发生两种失效模式,由裂纹扩展导致的低周疲劳失效和较大的塑性应变导致的累积塑性破坏。在试验结果的基础上,文中提出了考虑低周疲劳破坏和累积塑性破坏交互作用的失效模型,模型结果与试验结果较为吻合,说明其具有一定的可行性。

自由梁结构在局部脉冲载荷作用下的塑性破坏

应用相关理论和假设，建立了类似某些空间飞行器结构的、质量分布呈阶梯形自由梁的、且在侧向局部脉冲载荷作用下的刚塑性动力模型。给出了塑性临界变形载荷及最终塑性变形的形式，并对不同质量分布小尺寸梁进行了冲击破坏试验。理论所得最终塑性变形与试验结果符合较好。

不同D/t比例对空心铝管材料能量吸收和塑性破坏性能的影响

为研究设备中使用的铝管材料能量吸收和塑性破坏性能,以滑靴副摩擦磨损试验机中空铝管材料6061-T4为载体,研究铝管在三点准静态横向载荷的作用下的塑性破坏程度和能量吸收大小。以三点准静态下不同跨度尺寸为研究试点,提出了两种试验理论并运用铝管拉伸试验机ISTRON-8801进行试验分析。结果表明,经过横向标准三点处弯曲加载的圆形铝管结构经历了三个塑性变形阶段:起皱阶段、起皱与弯曲阶段、结构崩溃阶段。在恒定跨度长度中,铝管随着不同直径/厚度( D/t )比例(12.48、22.54、27.50和36.32)的增加,所吸收的应变能量也会增加;管子承受的最大载荷也随着 D/t 比例的增加而增加。同时,管子在皱缩阶段吸收能量大小会受D/t比例的变化影响。

采动巷道软弱顶板塑性破坏演化规律与支护方案

软弱顶板条件下,巷道在原岩应力与采动应力叠加作用下会出现深度较大的塑性破坏区,引发剧烈的巷道围岩变形,甚至出现冒顶隐患。为掌握采动过程中塑性区在软弱顶板中的演化规律,以敏东一矿回采巷道为工程背景,系统研究了采动前后巷道围岩塑性区分布与演化特征,结果表明:在本工作面超前支承压力和上区段工作面采空区侧向支承压力的叠加影响下,采动巷道周边两个主应力比值急剧升高,同时,受邻近工作面覆岩移动影响,巷道围岩周边应力中的最大主应力方向也将发生大幅度的偏转。伴随着软弱顶板采动巷道围岩主应力大小和方向的不断演化,最大塑性破裂深度逐渐扩展且朝向顶板,塑性区扩展过程中会出现隔层分布现象,顶板剧烈变形主要是由塑性破坏产生,各层位顶板的破裂顺序依次为浅部塑性破坏、高位软岩塑性破坏和中位岩层的破裂。中部层位的断裂破坏一般滞后于高位穿透塑性区的形成。期间巷道围岩出现严重的非均匀性大变形,支护难度极大。据此提出了以注浆锚索为核心的顶板控制方法,注浆层位应主要集中在采动期间发生高位穿透塑性破坏的层位,注浆覆盖范围应不小于高位穿透塑性破坏的分布范围,巷道顶板变形监测结果表明,顶板控制效果良好,顶板未出现安全隐患且变形量在允许范围内。

考虑剪胀角对煤壁内塑性破坏区宽度的确定

根据非关联流动法则和Drucker-Pranger屈服准则,考虑剪胀角对煤壁内塑性破坏区宽度的影响,理论推导出煤壁内塑性破坏区的应力分布的解析式和塑性破坏区宽度的计算公式。并采用单因素分析法,与Mohr-Coulomb准则导出结果进行比较,探讨影响塑性破坏区宽度的相关因素。结果表明:剪胀角对煤壁内塑性破坏区的宽度具有一定的影响,而且在相同情况下考虑剪胀角计算出解比根据Mohr-Coulomb准则计算出的解大。因此,适当的考虑剪胀角可以确保工程实践的安全性。

采场围岩应力分布特征及塑性破坏规律研究

文章采用FLAC3D数值软件分析了采动影响下围岩应力、塑性破坏区分布规律,得出工作面前方17 m处为支承压力最大值,老顶初次来压步距32 m,周期来压步距12 m;煤体强度是随时间、空间变化的动态值,支承应力最大值点不是弹塑性区分界点的结论。

不同跨度尺寸对铝管能量吸收和塑性破坏的影响

针对设备中铝管的能量吸收和塑性破坏能力对设备运转的精度和效率的影响问题,提出以滑靴副摩擦磨损试验机中6061-T4铝管为研究对象,以三点准静态下不同跨度尺寸为变量,对三点准静态横向载荷作用下铝管塑性破坏程度和能量吸收值进行研究。提出两种试验理论,并运用ISTRON-8801铝管拉伸试验机进行了实验分析。结果表明:经过横向标准三点处弯曲加载的圆形铝管经历了3个塑性变形阶段:起皱阶段-起皱与弯曲阶段-结构崩溃阶段;不同跨度(100、150、200和250 mm)时,铝管承受的最大载荷和吸收的应变能量随跨度的增加而减小。

采场顶板岩层塑性破坏机理与塑性分析

本文运用梁的塑性变形理论,对采场直接顶板岩层进行了塑性破坏分析,并据此建立了岩层梁处于极限承载状态时的数学模型;在分析模型的基础上,提出了相应的顶板维护措施。模型的建立对采场结构与支护设计有一定的指导意义。

多软弱层坝肩的拱坝坝体弹塑性破坏模式分析

拱坝是空间壳体结构,将坝体、坝基、坝肩联合的一个整体,通过拱圈的作用将受力传递至两岸山体,常修建于高山峡谷地带,伴随着节理发育断层、高应力边坡、软弱边坡等地质复杂问题。某对数螺旋形双曲拱坝在施工阶段发现左拱端坝肩存在多层倾向下游、倾向河谷的软弱层,在重力和拱坝拱端推力的作用下易发生破坏,对拱坝的安全稳定性造成威胁。基于德鲁克-普拉格(Drucker-Prager,简称D-P)准则,分别采用超载法和降强法分析坝体在特殊荷载作用下和材料弱化影响下的弹塑性破坏模式,评估坝体的超载能力和安全特性。

软硬组合煤体塑性破坏与突出能量失稳判据

煤与瓦斯突出过程的复杂性阻碍了人们对瓦斯突出机理的探索,为了更好地定量评价软硬组合赋存时瓦斯突出失稳情况,本文采用理论分析和数值模拟的手段对采掘过程中软硬组合煤体的塑性破坏和失稳突出规律进行了系统的研究,主要结论:巷道开挖后,构造煤的渗透率会骤增使得原来积聚大量的瓦斯突然间释放出来;构造煤分层还会通过界面应力诱发邻近的原生煤塑性体积和塑性变形最大值增加,促进原生煤内部的瓦斯的释放;初始瓦斯压力为0.74 MPa时,单位体积构造煤的突出能量约为原生煤的3倍,构造煤的突出耗散能量却仅是原生煤的0.11倍;构造煤的突出失稳判据大于1,而原生煤的突出失稳判据要小于1。原生煤和构造煤组合体的弹性能、解吸瓦斯膨胀能均是突出能量的主要组成部分,对于组合煤体的区域瓦斯防突措施主要是以降低瓦斯膨胀能为主,局部瓦斯防突措施要同时降低瓦斯膨胀能和弹性能。

基于声发射参量的不同深度灰岩塑性破坏识别研究

对某矿深部灰岩进行单轴压缩试验,测得试件破坏全过程的应力、应变和声发射参数。通过分析应力、应变和声发射参数之间的关系,可根据声发射振铃计数率的变化情况,将全过程分为三个阶段:第一阶段处于孔隙裂隙压密阶段,振铃计数率较多;第二阶段处于稳定变形阶段,声发射处于平静期;第三阶段岩石进入塑性变形阶段,振铃计数率明显增加。研究发现,深度越深,第一阶段终止时的应力水平越高;将声发射累计能率与累计振铃计数率的比值定义为能振比λ,λ的变化规律一定程度上反映出试件内部裂隙发展情况。研究λ的变化规律能够为识别岩体失稳提供依据,提高声发射技术监测预报的准确性。

塑性破坏模式下桁架杆件重要性评价与优化

为使结构易损性分析更符合实际破坏情况,考虑了材料的塑性性能,提出了桁架结构杆件塑性重要性系数的计算方法,进而实现桁架的优化设计.首先假设杆件为弹塑性材质,以刚度损失定义杆件的塑性状态及破坏模式,采用附加荷载来考虑塑性阶段的结构承载力;其次建立桁架结构刚度矩阵与变形刚度矩阵之间的关系,寻求杆件位移与变形的内在联系,由此推导杆件塑性重要性系数;最后,通过预先假设桁架受力最不利情况和破坏模式,基于前述塑性重要性系数计算,实现桁架杆件的优化.通过一榀平面桁架算例说明了考虑材料塑性性能时得到的重要性系数值与仅考虑弹性性能有所区别,桁架失效模式更合理.同时桁架结构优化后,可以充分利用各杆件的抗力.