基于损伤理论的深井巷道围岩松动圈计算方法

在岩体开挖过程中,岩体内部的许多微小裂隙会发生扩张或者闭合等变化,因此在计算巷道围岩应力场时,有必要考虑岩石材料的损伤特性。损伤理论考虑了岩石材料峰值后的软化特性,结合实际深井工程,验证了在深部巷道围岩松动圈计算中应用损伤理论的可行性和准确性。在围岩弹塑性理论基础上,着重推导了基于Sidoroff损伤模型的围岩应力状态的损伤理论解析解。利用基于Mohr-Coulomb准则的塑性理论以及分别基于Sidoroff损伤模型和双直线损伤模型的损伤理论,对巷道围岩松动圈厚度进行了计算。对比理论计算结果与现场测试数据,发现基于Mohr-Coulomb塑性理论的计算值误差约为19.77%,利用损伤理论得出的松动圈厚度误差仅为6.43%。验证了利用损伤理论对深部巷道软化岩石围岩松动圈厚度进行预测的可行性,且得到的松动圈厚度更接近现场实测值,具有重要的推广意义。

基于累计损伤理论的汽车差速器壳体疲劳寿命仿真分析

文章介绍了一种基于累计损伤理论的汽车差速器壳体疲劳寿命仿真分析方法。首先通过MASTA建立整车传动系统的分析模型,以台架试验的加载扭矩作为输入载荷,获取差速器壳体的瞬态工况受力情况。之后在差速器壳体的有限元模型上进行静力学分析,获取旋转一周时的应力历程。最后在FEMFAT中进行瞬态疲劳寿命分析,获取了差速器壳体的累计损伤和疲劳寿命。通过差速器疲劳寿命台架试验,验证了该仿真方法的准确性和可靠性,可应用在差速器壳体的设计开发中。

基于损伤理论的沥青混合料抗疲劳性能试验

为系统研究沥青混合料在疲劳破坏过程中的路用性能衰减过程,在不同温度、应变、频率下开展了四点弯曲疲劳试验,基于损伤理论从劲度模量变化情况和耗散能变化情况两方面评价了沥青混合料抗疲劳性能,并通过损伤面积法、灰关联分析法讨论了试验因素对沥青混合料抗疲劳性能的影响程度。研究结果表明:沥青混合料的抗疲劳性能可以采用基于耗散能的损伤因子随加载次数的变化的双对数曲线进行描述,疲劳寿命应由初始损伤和损伤累积速率共同决定;从劲度模量方面分析,沥青混合料疲劳寿命随温度的升高而增大、随应变的增大而减小、随频率的增大而减小;劲度模量和耗散能两方面的分析结果均表明温度对疲劳寿命的影响程度大于应变,劲度模量分析显示频率对疲劳寿命影响最次,耗散能分析结果显示频率与疲劳寿命的相关性不显著。

基于疲劳累计损伤理论的风电机组寿命评估系统研究

风电机组的运行效率和使用寿命成为当前关注的焦点,使用寿命越长成本也就相对较低。为准确估计机组寿命,及时制定维护计划,预防潜在故障,从而提高设备的安全性,对风电机组主要部件寿命疲劳损伤进行评估,结合疲劳累计损伤理论,对风电机组寿命评估系统进行研究,旨在提高机组寿命、降低成本。

基于可靠度与损伤理论的混凝土寿命预测模型Ⅰ:模型阐述与建立

如何对混凝土进行寿命预测及评估是一个至今尚未解决的国际重大科技问题 ,实现混凝土的寿命设计必将有力地推动混凝土科技的发展 .针对混凝土的耐久失效过程实质是一个内部损伤演变的逐步劣化过程这一事实 ,本工作结合了可靠度与损伤理论 ,首次提出了能适用于不同边界条件以及包括单因素和多因素复合作用下的更加符合实际的有关混凝土寿命预测方面的普适多元Weibull分布模型 ;并为了该模型的具体应用 ,采用网格剖分的手段 ,提出了相应的算法和编制了对应的计算程序 ;最后对该模型作了进一步的补充说明 ,从而为混凝土的寿命设计提供了一个新思路和新方法 ,其对于混凝土的寿命设计具有一定的启发指导意义 .

基于损伤理论的全长式锚杆荷载传递机理研究

根据损伤理论的基本原理,定义岩土体剪切损伤变量及其相应的损伤演化方程;依据岩土体在剪切应力作用下的损伤特性和锚杆在岩土体中的荷载传递机理,建立锚杆在岩土体损伤时的荷载传递微分方程并推导出锚杆轴力、剪切位移和侧摩阻力沿着锚杆长度分布的解析解,该理论解答综合考虑锚杆长度、锚杆直径和岩土体的损伤特性、剪切模量及压缩模量等因素的影响。然后利用数值分析的手段对锚杆的轴力和侧摩阻力与损伤变量、锚杆长度及锚固体直径之间的关系进行分析。最后利用一组有效的试验值与上述模型进行对比分析,显示该模型的合理性。

基于可靠度与损伤理论的混凝土寿命预测模型Ⅱ:模型验证与应用

作为混凝土寿命预测普适模型的应用篇 ,介绍了模型在冻融作用下的具体应用 .根据该模型 ,提出了适用于冻融条件 (包括复合其它因素 )作用下的混凝土的多元Weibull冻融损伤模型 ;同时 ,展开了快速冻融以及硫酸铵侵蚀与冻融复合作用下的耐久性实验 ,并根据实验结果对冻融模型进行了验证 ,并与神经元计算方法进行了比较 ,结果表明 ,该模型在冻融条件下的应用是成功的 .另外 ,为了实现模型由实验室条件向实际工程应用的跨越 ,本文提出了模型的实际应用方法并根据该方法对北京十三陵抽水蓄能电站这一现场环境下混凝土的寿命进行了数值模拟 ,从而为实际复杂环境下的混凝土寿命评估提供了一个新思路和新方法 ,具有一定的应用推广价值 .

基于断裂力学和损伤理论的混凝土开裂模型

依据宏观断裂力学和细观损伤理论,研究混凝土断裂过程区对断裂韧度的影响.在双参数模型的基础上,将细观的损伤本构模型运用于描述宏观断裂过程区的应力分布,并建立改进的混凝土开裂模型.以力学实验为基础,采用ABAQUS分析软件对不同龄期、不同初始裂缝深度的混凝土梁开裂过程进行模拟.数值模拟结果表明,应力强度因子和裂缝尖端位移都随着龄期的增加而增加.但是在同一龄期,初始缝高比对应力强度因子和裂缝尖端位移的影响并不明显.采用改进模型进行的数值模拟结果与实验结果吻合良好,表明该开裂模型能准确描述混凝土的临界开裂,可以作为评价混凝土开裂与否的理论判据.

基于累积损伤理论的铝电解电容疲劳损伤估算方法

基于线性累积损伤理论提出了一种使用累积损伤度的电解电容疲劳损伤评估方法。文中分析了电解电容的老化机理、老化过程中的主要影响因素以及老化过程的线性累积效应,以纹波电流热效应的累积值作为衡量电解电容疲劳极限和疲劳损伤的量纲对损伤度进行计算,根据对不同纹波电流损伤度进行求和所得到的总体累积损伤度对电解电容的疲劳损伤情况进行直接评估。文中详细介绍了损伤度的累积迭代计算方法。

基于统计损伤理论的德鲁克-普拉格岩石强度准则的修正

德鲁克-普拉格强度准则是目前岩石力学中广泛应用的岩石强度准则之一,其计算结果较为保守,与实际存在差距,为此本文深入探讨了其修正方法。研究方法是在前人岩石损伤软化统计本构模型研究的基础上,通过探讨不同围压条件下模型参数与围压的关系,对模型进行修正,然后,根据岩石屈服或破坏的概念,利用岩石变形软化全曲线的极值特性,采用多元函数求极值的方法建立岩石强度理论,从而对德鲁克-普拉格岩石强度准则进行修正。修正后的德鲁克-普拉格准则能反映体积应力、剪应力、中间主应力和最小主应力对岩石强度的影响,同时还可以反映岩石强度莫尔包络线的曲线特征,它与试验结果吻合良好。工程实例计算表明,该强度准则能更好地反映工程实际。

基于损伤理论的预应力锚索荷载-变形特性分析

根据损伤理论的基本原理,分别定义了岩体剪切损伤变量和受拉浆体材料的损伤变量,确定了各自相应的损伤演化方程;推导了基于浆体材料损伤的锚索锚固段荷载传递控制微分方程;并将岩体剪切损伤理论与常规剪切位移法相结合,研究了拉力型预应力锚索锚固段的荷载-位移特性、侧阻力分布特性以及轴力分布特性等。将一工程实例的计算结果与实测结果进行了比较,结果表明,该方法是可行的,特别适合描述预应力锚索处于较高应力水平时的工作特性。

基于损伤理论的金属蜗壳埋设方式比较

为研究不同埋设方式蜗壳结构的受力特点,明确它们在大型水电站厂房中的应用可行性,选取ABAQUS中的损伤塑性模型描绘混凝土材料的力学性能.结合某工程实例,对垫层蜗壳和直埋蜗壳进行了三维非线性有限元计算,重点从蜗壳外围混凝土裂缝的开展宽度和范围及机墩结构的不均匀上抬位移两方面,对两种埋设方式蜗壳结构进行了比较.计算结果表明:两种埋设方式蜗壳都可以满足结构强度要求,但从限裂和变形两方面讲,垫层蜗壳略优于直埋蜗壳.

基于统计损伤理论的锚杆受力全历程分析

基于统计损伤理论,假设锚杆剪切滑移界面各微元的剪切强度服从Weibull概率分布,建立了考虑残余强度的锚杆界面统计损伤本构模型,并选取微元建立锚杆锚固端的受力平衡,确立了锚杆各锚固深度下剪切滑移、轴力、侧阻力以及损伤的数值解法。基于室内拉拔试验确定本构方程,以工程实例进行了验证。同时对锚杆拉拔荷载传递的全历程进行探讨。结果表明:随着拉拔荷载的增加,锚杆顶部的侧阻力增长至峰值点后衰减,最终稳定至残余强度,剪应力分布单峰曲线进一步向锚固深度内传递,锚杆界面应力软化的本质是损伤积累并传递的过程。参数m能够反映剪切滑移曲线的峰后软化速率,减小m可以降低接触面软化和损伤积累传递的速率,从而降低锚杆整体刚度的退化速度,在一定荷载范围内减少锚杆滑移。

LY12CZ铝合金在多轴两级阶梯谱下疲劳累积损伤理论的对比研究

选用六种常用或最新的多轴累积损伤模型,对不同种类阶梯谱下的LY12CZ铝合金试验数据进行损伤计算,统计了各模型总损伤计算值的准确率。统计结果表明,对于LY12CZ铝合金,六种模型在不同谱型下对两级阶梯谱的寿命预测能力有一定差别;没有一种累积损伤模型能同时对所有类型的两级阶梯谱具有最好的计算结果。

常用累积损伤理论疲劳寿命估算精度的试验研究

用三种汽车、拖拉机典型零构件，通过模拟其服役载荷的随机疲劳试验，对Ｍｉｎｅｒ法则、修正Ｍｉｎｅｒ法则、Ｍａｎ－ｓｏｎ的双线性损伤理论和Ｃｏｒｔｅｎ－Ｄｏｌａｎ损伤理论的寿命估算精度进行了试验研究。研究结果表明，这４种常用累积损伤理论对这三种零构件的寿命估算都是可用的，而以Ｃｏｒｔｅｎ－Ｄｏｌａｎ损伤理论的寿命估算精度最高。因此，推荐使用Ｃｏｒｔｅｎ－Ｄｏｌａｎ损伤理论进行汽车、拖拉机零构件的寿命估算。本文还对Ｃｏｒｔｅｎ－Ｄｏｌａｎ损伤理论的幂数ｄ和修正Ｍｉｎｅｒ法则的常数ａ进行了探讨。

基于累积损伤理论的古木构件剩余寿命计算方法

针对古木构件在保护和加固中的剩余寿命问题,提出了一种基于强度累积损伤理论的计算方法.同时,在多种因素综合作用下的截面时变模型的基础上,利用蒙特卡洛法,对构件的强度进行反算.得到具有一定可靠度指标的剩余寿命.与文献中的实例进行对比分析,验证该方法的可行性;通过2种不同的算例,得出了梁构件应该多注意裂缝的结论.

FRP疲劳累积损伤理论研究进展

纤维增强树脂复合材料（ＦＲＰ）已成为高性能结构的先进材料．本文对ＦＲＰ疲劳累积损伤理论作了详细的回顾，它们可分为剩余寿命模型、剩余强度模型、剩余刚度模型、耗散能模型、Ｍａｒｋｏｖ 链模型和其它经验公式．还用两个大样本实验数据对这些模型作了分析对比，结果表明：除Ｙａｏ和Ｈｉｍｍｅｌ的剩余强度模型略优一些，其它模型则与传统的Ｍｉｎｅｒ模型不相上下。

基于损伤理论的混凝土双轴压本构模型

对快速冻融循环作用后的普通混凝土进行双轴压试验研究,测得其双轴压应力-应变关系曲线。根据Weibull统计分布理论和等效应变假定原理,建立基于损伤理论并考虑应力比影响的普通混凝土双轴压本构模型。研究结果表明:该模型可以有效地描述双轴压荷载作用下普通混凝土的本构关系。

基于累积损伤理论的土石坝地震永久变形分析

以龙冈的在不规则荷载作用下土体应变的累积损伤理论为基础,提出了基于累积损伤理论的土石坝地震永久变形分析方法。采用大型静力和动力三轴仪,对某土石坝筑坝材料的静动变形特性进行了试验研究,确定了筑坝材料的静力和动力应力应变关系、累积应变模型和相应的材料参数。利用该方法,分别对在日本2008年6月14日岩手—宫城内陆M7.2级地震作用下该土石坝的在建坝体和竣工后坝体的地震永久变形特性进行了研究。结果表明:在建坝体的坝内沉降计算值与现场实测值基本吻合,并且通过与其它土石坝实测值的比较,说明竣工后坝体的坝顶沉降预测值在合理范围之内。

含微缺陷金属材料损伤理论的几何拓扑

本文针对含微缺陷金属材料损伤理论进行几何拓扑,采用非完整标架的方法把金属材料内部微观几何缺陷拓扑为材料空间的弯曲,并体现在几何方程中。首先通过释放应力将平直Euclid空间缺陷物质流形与Riemann流形建立对应关系,给出Riemann流形中含微缺陷金属材料的应变、应力状态以及几何法则、静力平衡方程,将物理非线性问题转化为物理线性问题和材料空间弯曲之和。最后讨论了二维情况下金属材料受各向异性损伤的算例。