混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝扩展准则及扩展全过程的数值模拟

本文基于从试验中得出的混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝起裂时的临界KⅠ-KⅡ曲线,提出了Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝的扩展准则,即由外荷载在裂缝尖端产生的应力强度因子与虚拟裂缝黏聚力产生的应力强度因子的差大于或等于起裂时的临界KⅠ-KⅡ曲线时裂缝扩展,在此基础上采用有限元法对混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝的起裂、稳定扩展及失稳扩展全过程进行了数值模拟,并计算了试件高度分别为2003、00、400、5006、00mm混凝土四点剪切梁的裂缝扩展路径、荷载-剪切位移曲线,数值模拟结果与试验结果吻合良好。研究表明,只要从试验中测得混凝土材料的Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝起裂时的临界KⅠ-KⅡ曲线、抗拉强度及弹性模量,即可计算混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝扩展全过程。

类岩石脆性材料非闭合裂纹的Ⅰ–Ⅱ压剪复合型断裂准则研究

实际工程中,结构体裂纹常处于拉剪和压剪复合受力状态,研究适合于复合型裂纹的断裂准则和裂纹扩展机理具有重要的理论意义和实用价值。以Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹为研究对象,基于线弹性理论,在考虑裂纹几何特征及受力形式的基础上,系统介绍了裂纹应力强度因子(SIF)的理论解。提出了适用于Ⅱ型断裂的径向剪应力准则和双剪应力准则。对于Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹,提出用等效Ⅰ、Ⅱ型SIF比值与Ⅰ、Ⅱ型断裂韧度比值的关系判定裂纹断裂类型,并分别选择适合于Ⅰ、Ⅱ型断裂的断裂准则,计算了裂纹断裂扩展理论角度。理论断裂角与预制非闭合裂纹类岩石脆性材料压剪断裂试验结果符合得较好。

Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝应力强度因子和应变能释放率的关系

为了探究复合型裂缝的应力强度因子K和应变能释放率G的关系,基于最大应力准则,采用能量法对Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝的扩展进行理论分析。根据单一型裂缝应力强度因子和应变能释放率的关系,推导出Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝K与G的关系公式,利用Abaqus软件建立Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝的有限元模型,计算Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝的应力强度因子和应变能释放率,与推导公式的计算结果进行对比,二者误差仅为2.5%,验证了推导公式的合理性。

基于应变的Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ复合型断裂准则

将已有的适用于平面断裂的最大周向应变(MTSN)准则,推广到适用于空间三维断裂的断裂准则.并具体讨论了Poisson(泊松)比对复合型断裂的面内断裂角与面外断裂角及断裂包络图的影响.Ⅰ/Ⅲ复合型断裂时,面外断裂角与Poisson比无关.Ⅱ/Ⅲ及Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ复合型断裂条件下,面内断裂角随着Poisson比的增大而减小,面外断裂角随着Poisson比的增大而增大.在复合型断裂条件下,包络图均随着Poisson比增大而减小.且Poisson比对断裂包络图的影响大于面内断裂角,对面外断裂角影响最小.将本准则理论预测值与多组实验数据进行对比,预测值与实验值吻合较好,可知推广的MTSN准则能够较好地预测三维断裂.

用能量准则分析岩石应力-应变Ⅱ型全过程曲线的合理性

分析了现有关于2种类型的岩石应力-应变全过程曲线,在此基础上,根据大量基于MTS系统的室内岩石力学试验结果,运用能量准则分析了Ⅱ型曲线的合理性,指出Ⅱ型曲线由于采用了一种更为稳妥的控制方式,能够反映岩体破坏的真实情况,并可以为研究岩爆提供一个新的切入点。

随机多准则决策的PROMETHEE Ⅱ方法

针对随机多准则决策问题,提出了一种PROM ETHEEⅡ方法。该方法在期望效用理论的基础上将随机支配关系与PROM ETHEEⅡ方法结合,通过阈值的引入考虑了决策者的不同偏好水平,通过计算每两方案在准则上的偏好函数,得到每两方案的多准则优序度,并计算出各方案的出流、入流和净流,进而确定方案集的排序。最后,以实例说明了该方法的有效性和可行性。

双轴向载荷Ⅰ－Ⅱ复合型裂纹J积分断裂准则探讨

通过理论分析和双轴向断裂试验，对我国压力容器常用钢１６ＭｎＲ所制成的含中心穿透Ⅰ－Ⅱ复合型裂纹十字形试样的断裂规律进行了试验研究，探讨了Ⅰ－Ⅱ复合型裂纹Ｊ积分断裂准则。结果表明，不同的载荷比和裂纹倾角下Ⅰ－Ⅱ复合型裂纹的启裂Ｊｉ值接近。

Ⅰ-Ⅱ型裂纹发展的剪应力准则研究

将Ⅰ-Ⅱ型裂纹表面的剪应力引入裂尖应力强度因子的计算,获得了含中心闭合裂纹在不同裂纹长度、倾角以及摩擦系数下裂纹尖端的应力强度因子值。引入等径向剪应力线rτθ这一概念,在预测裂纹发生临界扩展时提出以下两个假设:闭合裂纹将沿着等rτθ线上双剪应力和最小的方向扩展;裂纹尖端的应力强度因子KⅡ达到材料的临界值KⅡC,裂纹将开始扩展;建立了Ⅰ-Ⅱ型闭合裂纹的剪应力准则。利用所建立的断裂判据计算求得的临界起裂角cθ与各种经典复合型断裂准则计算裂纹起裂角的结果较为接近,将其应用于Ⅰ-Ⅱ型裂纹的断裂判定是安全的。

基于NSGA-Ⅱ的规则桥梁圆形单柱RC桥墩全寿命造价优化设计

以基于抗震性能设计基本原则-"投资-效益"准则为理论支撑,提出了将多目标遗传算法与延性抗震设计、地震风险相结合的抗震结构集成全寿命抗震优化设计的新方法,建立了规则桥梁圆形单柱RC桥墩多目标全寿命造价优化设计的通用框架。并应用NSGA-II建立了以圆形单柱RC桥墩截面直径、纵筋和箍筋的配筋率为决策变量,以初始造价和地震损失期望为多目标的全寿命造价优化设计模型。计算结果表明:RC桥墩多目标全寿命造价优化设计为投资者提供了更加灵活的初始投资的选择空间,同时NSGA-II也为该优化设计提供了一个较好的算法支持。

基于混凝土损伤弹性本构的Ⅱ型断裂判据

以混凝土单轴拉压损伤为基础,把损伤理论引入混凝土的断裂分析中,给出受力单元弹性损伤本构关系,分析混凝土损伤的临界值,定义有效应力强度因子;推导出Ⅱ型裂纹损伤新的断裂依据,实现了断裂力学与损伤的有机结合;为混凝土的损伤断裂研究提供判据,也为混凝土结构的设计与维护提供理论依据.

基于Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹破坏模式的条带矿柱破坏宽度研究

采用条带法进行地下开采时,条带矿柱的裂纹扩展导致了矿柱的最终破坏,且裂纹多表现为Ⅰ型裂纹与Ⅱ型裂纹复合扩展破坏特征。根据采场矿柱受力条件,确定条带矿柱受两侧采场空区影响时矿柱内Ⅰ-П复合型裂纹尖端的Westergaard应力函数,采用HoekBrown强度准则计算采场作业面围岩破坏区的边界条件,建立了矿柱破坏宽度计算模型。以上横山页岩矿床为研究对象,采用物理相似模拟试验,模拟条带法回采某盘区3个试验区段,利用DIP法分析受地应力及回采扰动作用下矿柱的裂纹发育特征,验证模型的有效性。结果表明,条带及其条带矿柱均为15 m等设计参数条件下,计算模型矿柱破坏宽度理论值分别为17.66 m、15.56 m和10.28 m,试验模拟结果分别为完全大于15 m、约为15 m和10.5~11.0 m,试验结果与依据模型计算的理论值相近。

基于表观断裂韧性的Ⅰ-Ⅱ型复合断裂准则分析

以Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹结构为研究对象,对紧凑拉伸剪切试样(CTS)的剩余强度及开裂方向进行了理论分析及试验研究,推导出了仅与CTS结构加载角度相关的破坏载荷公式,并建立有限元模型(FEM),获取结构的表观断裂韧性值,试验验证了模型的可行性。通过对比不同断裂准则在开裂角、临界载荷及复合断裂韧度方面的工程适用性,表明基于von Mises应力的复合型断裂准则更有利于工程分析,为结构的承载能力评估提供了技术支持。

航空结构铝合金Ⅰ/Ⅱ复合型断裂的三维弹塑性数值分析

在LC4CS铝合金三维Ⅰ/Ⅱ复合型断裂实验的基础上,对Ⅰ/Ⅱ复合型加载模型进行了细致的三维弹塑性有限元计算,系统分析了不同复合度Φ和厚度B对裂纹端部应力场和起裂角的影响。结果表明,对于不同Φ和B的试样,周向应力极大值和三维离面约束因子极小值出现在相同的角度;根据最大周向应力准则,在Ⅰ型载荷占主导(eβq>65.45°)时,三维有限元计算的裂纹起裂角比采用二维MTS准则预测的起裂角更加接近实验结果。实验中8 mm厚度下的复合型断裂具有比采用现有二维断裂准则的预测值更小的起裂角,说明需要发展更加接近实际情况的新的三维复合型断裂准则。

混凝土梁中Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹研究

通过研究混凝土梁中Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹尖端的应力场,给出了裂纹尖端塑性区范围,运用最大拉应力作为断裂判据,推测了混凝土梁中含复合裂纹的裂纹扩展时的临界条件和扩展方向。

考虑T应力的Ⅰ/Ⅱ型裂纹最大切向应变能密度断裂准则及其验证

为准确预测Ⅰ/Ⅱ复合型加载条件下岩石类脆性材料的断裂行为,首先,在传统最大切向应变能密度断裂准则的基础上,考虑裂纹尖端应力场Williams展开式中的非奇异应力项(T应力),建立了考虑T应力的Ⅰ/Ⅱ型裂纹广义最大切向应变能密度断裂准则;其次,探究T应力及泊松比对初始裂纹起始扩展角及起始扩展条件的影响;最后,基于5种岩石材料的中心直裂纹巴西圆盘复合断裂试验结果对该准则的有效性进行验证。研究结果表明:随T应力增大,裂纹起始扩展角逐渐增大,而KII/KIc逐渐减小;随泊松比增大,裂纹起始扩展角及K_(Ⅱ)/K_(Ic)同时减小;纯Ⅱ型断裂时,T应力及泊松比对K_(Ⅱ)/K_(Ic)的影响最显著;考虑T应力的最大切向应变能密度断裂准则所得结果与室内试验结果相吻合,验证了该准则的有效性。

基于矩张量的深埋隧洞岩爆机制分析

以锦屏二级水电站微震监测数据为基础,将矩张量引入到深埋隧洞岩爆机制分析研究中。对分析过程中遇到的2个关键问题提出了针对性的建议:①隧洞工程为线性工程,传感器布置空间有限,难以形成良性传感器阵列,矩张量分析结果的可靠性受到很大的影响,为此,提出了数值计算过程中的坐标系空间旋转法。该方法按最优路径旋转隧道坐标系,使对于同一个事件的每个传感器,源-传感器射线到新坐标系的3个方向余弦差值在10倍数值范围以内,在数值计算过程中,可以得到较理想的矩张量结果。②针对Ohtsu使用矩张量分解判断岩石破裂类型的方法中,提出的各分量比重计算公式,仅适用于各分量均为受拉的情况。考虑快速掘进条件下隧洞工程受力方向的不确定性,扩展其分量比重计算公式到更一般适用状态。在此基础上,建立了一套完整的岩爆孕育过程矩张量分析方法。利用该方法对锦屏二级水电站典型岩爆微震数据进行分析,结果表明,该方法可以较好地解释岩爆孕育过程岩石破裂演化机制。

热疲劳斜裂纹应力强度因子有限元分析

用有限元方法和最大周向应力准则计算了热疲劳斜裂纹的应力强度因子和开裂角的周期变化规律.计算表明:在加热过程中,模型内产生压缩热应力,使两裂纹面相互挤压、错开;由于加热过程生成的压缩塑性变形不能自由恢复,在降温过程的后期产生拉应力使裂纹张开;热疲劳斜裂纹在加热过程以及降温过程的前期是纯Ⅱ型,KⅡ在加热过程结束时达到最大值,在降温过程的后期是Ⅰ,Ⅱ复合型,降温过程结束时KⅠ,Ke达到最大值,裂纹在此时最易开裂.

正交异性板复合型裂纹相对周向应力断裂准则

采用相对周向应力为断裂参数 ,提出正交异性板任意方向的Ⅰ Ⅱ复合型裂纹的最大相对周向应力断裂准则 .应用本准则确定开裂方向角时 ,能较合理地考虑材料特性的影响 .

基于顾客在线评价信息的服务质量评价方法

随着大数据时代的到来,顾客针对所接受服务的在线评价信息大量涌现,这些评价信息对于服务主体评估和提升其服务质量具有重要作用。针对服务质量评价问题,提出一种基于顾客在线评价信息的服务质量评价方法。首先,根据相关网站上的顾客在线评价信息确定服务主体针对每个评价维度的评价标度的概率分布,进而确定其累积分布函数和期望矩阵;然后,利用随机占优准则构建了两两服务主体之间的随机占优关系矩阵,并利用PROMETHEE-Ⅱ方法构建了随机占优程度矩阵;进一步地,将期望矩阵规范化,运用信息熵理论计算熵权,并利用熵权将各评价维度下的随机占优程度矩阵集结,得到两两服务主体之间的总体优序度矩阵;最后,通过计算各评价维度下的排序值和总体排序值来评价服务主体的服务质量。提出的方法借助顾客在线评价信息从多个维度对服务主体的服务质量进行有效评价,这对服务主体提升其服务质量水平具有积极作用。

椭球约束下混合模型的线性极小极大估计

给出在椭球约束下带随机信息的混合模型的线性极小极大估计b(2 ) ,讨论了b(2 ) 在MDE-Ⅱ准则下相对于经典回归模型在椭球约束下的线性极小极大估计b(1) 的优良性 ,并得出了b(2 ) 比b(1)