应力波随机入射情况下均质岩石杆件断裂规律的理论分析

从应力波随机到达的角度对均质岩石杆件动态断裂规律进行理论分析。通过对三角形、矩形、指数衰减3种典型的应力波在几个特定入射时间传至一维均质岩石杆件的自由端后入、反射波叠加产生的纯拉应力的理论计算,对岩杆断裂的可能性、时间、次数和长度进行系统的分析,得到断裂次数及长度与应力波峰值及入射时间的确定关系,揭示某些岩石冲击破坏工程随机现象背后的固有本质。

三边简支一边固支矩形薄板动力屈曲解析解

根据板的动力平衡方程和压缩波前附加约束方程,基于双特征参数法和应力波理论,求解了三边简支一边固支矩形薄板在面内轴向冲击载荷作用下动力屈曲位移的解析解。揭示了矩形薄板动力屈曲过程中板的厚宽比、屈曲模态、冲击载荷大小和临界屈曲长度之间的关系。计算结果表明,由于横向惯性效应的存在,动力屈曲的临界载荷要比静力屈曲的大得多。

冲击载荷作用下矩形薄板的弹性动力屈曲

为了研究冲击载荷作用下考虑应力波效应弹性矩形薄板的动力屈曲,根据动力屈曲发生瞬间的能量转换和守恒准则,导出板的屈曲控制方程和波阵面上的补充约束条件,真实的屈曲位移应同时满足控制方程和波阵面上的附加约束条件。满足上述条件,建立了该问题的完整数值解法,对屈曲过程中冲击载荷、屈曲模态和临界屈曲长度之间的关系进行研究,定量计算了横向惯性效应对提高薄板动力屈曲临界应力的贡献。研究表明:板的厚宽比一定时,临界屈曲长度随冲击载荷的增大而减小;由于屈曲时的横向惯性效应,应力波作用下薄板一阶临界力参数是相应边界板的静力失稳临界力参数的1.5倍;随着边界约束逐渐减弱,板临界力参数逐渐减小,动力特征参数逐渐增大。

矩形巷道矿震应力波扩散规律谱元法分析

为明晰矿震在巷道围岩中的应力波扩散规律,采用SPECFEM2D程序包谱元法数值模拟方法,研究二维模型在有无矩形巷道情况下应力波扩散过程以及质点最大振动速度PPV值分布规律。结果表明:巷道受S波影响大于受P波影响的程度。巷道表面应力波叠加现象明显,且背波侧巷道左帮上半部分PPV值最大,但深入围岩内部后有巷道时小于无巷道时的PPV值。巷道迎波侧PPV值较背波侧大,且分布范围大,背波侧出现了应力波屏蔽区。巷道顶底板主要受水平方向应力波影响,两帮主要受垂直方向应力波影响。研究结果对理解应力波在矩形巷道周围的扩散规律有一定的参考作用,并对矿震应力波作用下的巷道支护有一定借鉴意义。

矩形衬砌洞室在平面SV波入射下的动应力集中

利用大型有限元软件ADINA对地铁车站的地震反应做了初步的研究与分析,重点讨论了平面SV波垂直入射下,不同入射波频率和衬砌刚度对动应力集中系数的影响规律,从而为地下矩形结构的抗震设计提供参考数据。

直角域衬砌和裂纹对SH波的影响

利用镜像法与Green函数法,对直角域中圆形衬砌与直线裂纹对SH波的散射及地震动问题进行分析,得到其稳态响应。利用镜像法得到了满足水平、垂直边界应力自由的波函数解析表达式。根据圆形衬砌边界上位移应力连续条件建立方程组。利用裂纹切割法构造直线裂纹,得到了圆形衬砌周边的动应力集中系数与裂纹尖端动应力强度因子的解析表达式。

基于水平剪切波声弹特性的矩形管轴向应力检测方法与试验研究

矩形管作为一种非典型波导结构,导波在其中的传播特性较为复杂,不便于利用其特有的模态进行检测。为实现矩形管结构应力的在役检测,基于特征频率法计算了水平剪切波SH0模态的声弹特性,搭建了矩形管轴向应力评估检测系统。针对试验加载条件,利用有限元法分析受轴向拉伸矩形管的应力分布情况,以合理布置SH0模态EMAT传感器,并对矩形管在承受不同拉应力条件下的声弹常数进行了试验研究。试验结果表明:矩形管中SH0模态的试验声弹常数与理论计算结果的比值为0.592 6,其声弹效应受材料织构效应影响较弱,通过应力评估误差结果可发现,SH0模态在低应力区域误差较大,当应力低于100 MPa时,应力偏差普遍在20 MPa以上;而在高应力区域偏差可稳定在10 MPa左右,结果表明基于SH0模态声弹效应可以预估矩形管结构应力是否超载。

弹性压应力波作用下矩形薄板动力屈曲解析解

根据板的非线性动力平衡方程和压缩波前附加约束方程,基于双特征参数法和应力波理论,求解了矩形薄板在面内轴向冲击载荷作用下动力屈曲位移的解析解。揭示了矩形薄板动力屈曲过程中板的厚宽比、屈曲模态、冲击载荷大小和临界屈曲长度之间的关系。求得的屈曲模态与之前文献中用差分解得出的结果吻合良好。

两种理论下矩形薄板的塑性动力屈曲研究

根据塑性形变理论和流动理论,利用相邻平衡准则建立了矩形薄板在阶跃载荷作用下的塑性动力屈曲控制方程,将临界力参数和动力特征参数作为一对特征参数求解.定量计算了两个特征参数的值和动力屈曲模态,并对两种理论下的计算结果进行了比较,同时分析了薄板塑性动力屈曲和弹性动力屈曲之间的差别,结果表明:流动理论计算的临界力参数大于形变理论计算值,而动力特征参数小于形变理论计算值,利用形变理论计算板的塑性动力屈曲时偏于保守;两种理论计算的板的塑性动力屈曲无量纲临界力参数和动力特征参数均大于弹性动力屈曲的相关参数.相比于流动理论计算结果,形变理论下薄板的屈曲模态峰值更加靠近受载端,说明形变理论下塑性波区对屈曲模态的影响较大.