基于结构化变形驱动的非局部宏-微观损伤模型的真Ⅱ型裂纹模拟

Ⅱ型载荷作用下裂纹变形模式也为Ⅱ型的破坏问题称为真Ⅱ型破坏.准确定量地把握真Ⅱ型破坏的全过程是具有挑战性的问题.本文采用结构化变形驱动的非局部宏-微观损伤模型对真Ⅱ型破坏问题进行了模拟.根据结构化变形理论将点偶的非局部应变分解为弹性应变与结构化应变两部分,进而利用Cauchy-Born准则与结构化应变计算点偶的结构化正伸长量.在本文中,结构化应变取为非局部应变的偏量部分.当点偶的结构化正伸长量超过临界伸长量时,微细观损伤开始在点偶层次发展.将微细观损伤在作用域中进行加权求和得到拓扑损伤,并通过能量退化函数将其嵌入到连续介质-损伤力学框架中进行数值求解.进一步地,本文采用Gauss-Lobatto积分格式计算点偶的非局部应变,将积分点数目降低到4个,显著降低了前处理和非线性分析的计算成本.通过对Ⅱ型加载下裂尖应变场的分析揭示了采用偏应变作为结构化应变的原因.对两个典型真Ⅱ型破坏问题的模拟结果表明,本文方法不仅可以把握Ⅱ型加载下的真Ⅱ型裂纹扩展模式,同时可以定量刻画加载过程中的载荷-变形曲线,且不具有网格敏感性.最后指出了需要进一步研究的问题.

准静态变形破坏的近场动力学分析

基于近场动力学理论,提出新的更能反映非局部长程力特性的物质点间作用力函数,并通过在物质点运动方程中引入局部阻尼、构造分级加载算法和系统失衡判断准则,实现了采用统一的近场动力学模型和算法进行从准静态变形、裂纹萌生和扩展直至结构破坏全过程的连续模拟和准确定量计算。

技术攻关排头兵——记大庆油田勘探开发研究院地质试验研究室行政负责人邵红梅

近2年来,她带头攻克页岩油实验技术难关,为大庆古龙页岩油获得历史性重大突破做出了突出贡献。在纯泥页岩微纳米孔隙中寻找原油的蛛丝马迹,她打破了纯泥页岩只能作为生油岩不能作为油气储层的传统认识。不畏艰难,在国内外没有相似地质条件可借鉴的情况下,她自主研发,建立了古龙页岩微纳米孔隙成因识别标志,建立了孔隙类型分类定量表征技术、页岩油赋存状态及轻重组分分布三维重建等核心技术。

基于CT扫描试验及数字图像处理的混凝土宏细观建模研究

混凝土的宏观性能指标与内部细观结构紧密相关,探寻混凝土细观结构参数与宏观性能指标及其破坏特性之间的关系一直是多领域关注的热点问题。基于CT断层扫描技术观测混凝土内部细观结构并通过数字图像处理技术和提取细观参数构建宏细观结合的混凝土分析模型是近年来颇受关注的新途径。综述了目前国内外基于CT扫描与数字图像处理技术进行混凝土宏细观建模的相关研究进展,提出细观结构探测、数字图像处理以及宏细观建模的关键问题和发展方向。

基于一类非局部宏-微观损伤模型的裂纹模拟

结合近场动力学和统一相场理论的基本思想,最近提出了一类非局部宏-微观损伤模型,为固体裂纹扩展模拟提供了新途径.本文在此基础上改进了微观损伤准则,并给出损伤的λ-l语言以刻画固体破坏过程中位移场的不连续程度.在改进模型中,首先根据两物质点(即物质点对)之间的变形量,基于相对临界伸长量的历史最大超越程度,给出表征物质键性能退化的微细观损伤.进而,对影响域内的物质键损伤进行空间局部加权平均,获得宏观拓扑损伤.通过引入能量退化函数,建立基于能量的损伤与宏观拓扑损伤之间的关系,由此将其嵌入连续损伤力学基本框架,形成了问题求解的基本方程.该模型是一类非局部化模型,可采用有限单元法进行离散求解,避免了经典局部损伤力学所面临的网格敏感性问题.文中,进一步将其应用于具有强非线性回弹特性的裂纹扩展模拟问题.实例分析表明,本文方法不仅可以把握裂纹扩展模式,而且能够定量刻画裂纹扩展过程中的载荷-变形关系.最后指出了需要进一步研究的问题.

打造人才“软实力”提升规划“硬实力”——记中国石油大庆油田公司功勋集体、勘探开发研究院勘探规划研究室

对于自己脚下的这片土地,勘探开发研究院勘探规划研究室从来没有停止过探索的脚步。自1987年以来,勘探规划研究室在松嫩平原上,把握勘探形势,分领域、分类型开展资源潜力大调查,为大庆油田地质勘探提供了有力的技术支撑和能源保障。“十三五”期间,他们提交的方案采纳率100%、指标符合率97%以上,有效指导了石油和天然气探明储量的提交,支撑了油田快速建产;面对勘探新形势,他们从战略上分析,宏观上把握,有效指导页岩油储量提交和川渝多层位多井获百万方以上高产等重大突破,这究竟是怎样一支团队?

水泥砂浆界面处纳米压痕的近场动力学模拟

为了分析界面过渡区对水泥基材料的整体工程力学性能的影响,构建近场动力学方案用于模拟水泥砂浆界面处纳米压痕进程。方案中水泥颗粒和砂子颗粒均视为在纳米尺度上具有实际微观粒子性能的离散颗粒的集合,并将近场动力学方法中的本构力函数和长程范德华力结合构建了水泥砂浆界面处不同组分之间的作用力函数。在纳米压痕仿真中,在压头下压时,压头中心位于模型界面中心,通过给出弹性模量的数值,得到模型的位移分布图、能量分布图以及压头作用力与位移关系的曲线图,从纳米尺度上分析界面过渡区力学性能的变化。结果表明:水泥砂浆界面处水泥与砂浆部分的能量分布有明显区别,砂子部分的能量数值大于水泥部分;界面过渡区的力学性能与基体材料的性能密切相关,并呈现出高度的非均匀性,由此验证了水泥砂浆界面过渡区力学性能相对薄弱的事实。

边坡失稳问题的非局部损伤本构建模

借鉴近场动力学的思想,任意一点的损伤状态由围绕该点的断键情形来评估.通过引入能量退化函数,构建了一个有限元框架下的非局部损伤本构模型,该模型能够克服键基近场动力学的泊松比限制,又能反映剪切破坏的力学行为.有限元建模时仅需对可能出现破坏的区域进行网格加密,应用提出的非局部损伤本构模型,就能准确捕捉破坏过程中的裂纹或滑移带的发展.四点剪切梁的例子验证了本模型的可靠性和高效性,最后应用到边坡的失稳模拟上,取得了非常好的效果.

梯形压型钢板在面内荷载作用下的正交各向异性等效计算

针对现代建筑结构分析中常见的因梯形压型钢板几何形状复杂而导致建模工作量和计算量大的工程实际问题,提出梯形压型钢板的正交各向异性等效模型,推导了相关弹性常数计算公式,并通过典型结构有限元计算验证了模型和公式的精度。结果表明,该等效模型可在保证精度的前提下大幅提高有限元计算效率。