岩体各向异性的尺度变换不对称性

以岩体裂缝分组分布的分形规律观测与研究结果为基础,针对岩体线密度与渗透系数,给出了各向异性的尺度变换表达式。解析分析证明,岩体各向异性具有尺度变换不对称性规律,仅在极特殊的情况下,才具有尺度变换不变性,其条件是仅存在单组裂纹、或各组裂缝分布的分形维数完全相等。这一深刻的自然规律,对各向异性岩体力学的研究,宏细观力学的研究,无疑有较大的参考价值。

体各向异性场对界面自旋波存在条件的影响

以海森伯模型为基础,只考虑最近邻相互作用,在计入外磁场和非周期性边界条件下,应用界面重参数化(IR)方法,讨论了体各向异性场对界面自旋波存在条件的影响,结果发现:不管耦合多弱都会存在声学-声学型界面自旋波;若存在能隙,随着各向异性场的变化还会存在声学-光学型界面自旋波和光学-声学型界面自旋波。

正交各向异性岩体钻孔周围应力分布的应力变分法分析

利用孔径变形法和孔壁应变法测量地应力必然涉及到钻孔周围岩体应力的分布规律,由于各向异性岩体孔周应力的分布复杂,很难用求解偏微分方程的方法得到应力分布的解析表达式,而应力分布又影响着地应力分析结果的准确性。通过构造应力函数,采用应力变分法对钻孔周围的应力进行求解,为准确分析各向异性岩体的地应力提供理论基础。

正交各向异性岩体孔径变形法的二维地应力分析方法改进

根据正交各项异性材料的弹性理论,推导出偏轴坐标系下的三维、二维本构方程;利用应力变分法对钻孔周围的应力分布作出修正,进一步得出孔壁径向位移的计算公式。结合孔径变形法测量地应力的特点,建立正交各向异性岩体地应力的分析理论,通过一典型工程与传统的各向同性理论进行了对比。

正交各向异性岩体中非圆形水工隧洞的解析解

将围岩和衬砌分别视作均质、连续的线弹性正交各向异性和各向同性体,并充分考虑衬砌的支护滞后效应和隧洞运行时的内水压力作用,运用复变函数方法中的幂级数解法,提出了正交各向异性岩体中任意形状水工隧洞的力学解析方法。以直墙半圆拱形水工隧洞为例,所获得的解析解可精确满足衬砌内边界的应力边界条件以及围岩与衬砌接触面的应力、位移连续条件,同时还将解析结果与ANsYS数值结果对比分析,吻合良好。利用获得的解析解,讨论了围岩开挖面上不同的各向异性程度、不同的弹性对称面角度以及隧洞内不同的水压荷载对衬砌以及围岩上应力和位移分布的影响。

空间各向异性两体势与液晶定向排列

基于分子场理论,研究一种新的空间各向异性两体作用势。对于该两体势,分子质心固定在简单立方晶格的格点上,而势参数依赖于液晶的弹性常数。通过函数迭代方法解分子取向分布函数满足的自洽方程。在大块液晶内部,存在3组单轴解,它们的指向矢分别沿x,y和z轴方向并且具有相同自由能。通过表面作用势描写摩擦后基板对液晶分子的作用,对20个分子层构成的5CB液晶薄层进行了数值计算。仍存在三种指向矢不同的状态,指向矢沿着摩擦方向的状态具有最低自由能。另外,讨论了表面作用在界面分子层中诱导的双轴序。

正交各向异性岩体中地下洞室稳定的粘弹-粘塑性三维有限元分析

建立了一种正交各向异性岩体的粘弹-粘塑性模型,推导和描述了相应的数值计算表达式和有限元分析的步骤,并使用所编制的三维有限元程序,以在层状岩体(横观各向同性介质)中的地下洞室开挖为算例,考察了围岩的流变动态,得出了几点结论。

基于H-B准则的各向异性边坡岩体强度参数修正研究

在岩质边坡的稳定性计算分析中,各向异性岩体抗剪强度参数的合理取值直接决定了分析成果的可靠性。为充分考虑岩体各向异性对边坡工程的影响,本文基于H-B强度准则,利用边坡岩体质量分类体系CSMR替代RMR,对参数mb、s进行修正,并由此进一步计算得到各向异性边坡岩体的等效M-C强度参数。通过工程实例,计算比较了金沙江某水电站导流洞出口边坡在相同基岩条件、不同开挖设计方案下强度参数修正前后的边坡稳定安全系数。研究结果表明,岩体各向异性对边坡稳定性影响较大,未考虑岩体各向异性的岩体参数用于边坡稳定性计算时不能准确反映边坡的实际稳定性状态;而经过各向异性修正后,导流洞出口边坡两种设计方案下的整体稳定安全系数计算结果分别为1.11和1.70,与工程地质定性、半定量评价结果基本相符。通过本文提出的方法对边坡各向异性岩体参数进行修正,并在此基础上对边坡整体稳定性进行计算分析是可行的。

含椭圆夹杂正交各向异性体的界面应力研究

本文研究了远场作用反平面载荷时含椭圆夹杂正交各向异性体的界面应力分布规律.利用解析函数边值问题理论和共形映射技术,推导了反平面载荷下含椭圆夹杂正交异性体的精确解,获得了夹杂和基体内应力场的闭合解,并通过有限元结果验证了本文解析解的有效性.研究表明:基体材料主方向弹性模量比C_(55)/C_(44)和夹杂形状比g对界面应力影响显著;基体材料主方向模量比C_(55)/C_(44)对界面应力的影响受夹杂/基体模量比C_f/C_(44)的限制.

正交各向异性岩体地应力计算的误差研究

准确的地应力实测资料是确定地下岩体力学性质，进行工程结构设计施工、围岩安全稳定性分析和科学化决策的必要前提和基础。然而，应力解除法求解地应力无法考虑非理想岩性问题，工程应用中采用的忽略或修正的处理方法必将造成较大的误差。根据有限单元法的原理，针对正交各向异性岩体，分别采用理想模型和正交各向异性模型开展了地应力求解研究。结果表明：岩体弹模会造成应力分量误差最大可达56％，第一主应力大小误差为15％～26％，方位角误差为30％～37％，倾角误差为23％～57％。

基于向列相液晶形变研究空间各向异性两体势

基于分子两体势研究向列相液晶的形变。该两体势是空间各向异性的并且依赖于液晶的弹性常数。理论处理中假定具有理想向列序,这意味着分子长轴取向方向与液晶指向矢是重合的,而总自由能等于总相互作用能。通过解析形式研究3种基本的弗雷德里克兹转变,得到了势参数与弹性常数的又一关系。通过MonteCarlo模拟方法研究了新两体作用势所描写向列相的热力学性质。

平面正交各向异性体材料参数识别的新方法

为有效确定平面正交各向异性体的材料参数,提出一种基于比例边界有限元法(Scaled Boundary Finite Element Method,SBFEM)和混合粒子群算法的识别方法.该方法以测量位移与SBFEM计算相应的位移之差的平方和最小为基础,采用粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法全局搜索材料参数.为加快收敛速度和提高反演识别精度,在PSO算法中引入自然选择的机制.采用SBFEM进行正分析问题计算时,只需对计算域边界进行数值离散,大大减少计算量.相对于边界元法,SBFEM不需要基本解.数值算例表明所提出的方法有效.

白沙含油超浅成脆韧性剪切带各向异性体的特征及成因

湘西泸阳县的白沙镇西侧羊角岭发育了一条含油超浅成脆韧性剪切带。该剪切带中的主体岩石是含凝析油瘤状灰岩，其形成深度不超过３０００ｍ，岩石中的一般有机质（沥青）反射率Ｒｏ值介于０６９％～０７２％之间，处于低中成熟阶段，而其中的部分沥青体则发育了强烈的光学各向异性，其Ｒｏ，ｍａｘ为２５２％～３２０％，Ｒｏ，ｍｅｄ为１０１％～１８４％，Ｒｏ，ｍｉｎ为０３４％～０８１％，最大双反射率值可达８７％。白沙含油超浅成脆韧性剪切带的各向异性体呈不规则碎片状或细条带状，根据其形态及“消光”特点可以分为椭球状、羽状、条带、环状、螺旋状等几种，其成因与岩浆热液作用（叠加了部分构造应变）有关。凝析油也是岩浆热液作用的产物。

平面正交各向异性体材料参数识别算法及软件设计

基于边界元法,本文提出了平面正交各向异性体材料参数识别算法。通过构造以测量位移与边界元计算的相应位移之差的平方和作为目标函数,采用Levenberg-Marquardt方法迭代极小化目标函数,从而把参数识别问题转化为极小化目标函数的问题。同时在识别过程中考虑了测量位移含正态分布的误差,研究测量误差对参数识别结果的影响。算例表明本文提出的参数识别方法是有效的。

用Fourier积分变换解各向异性体中心穿透裂纹平面问题

带中心穿透裂纹的各向异性体均质模型的平面问题迄今仅见于复变函数方法的求解,如文献[1]。本文从断裂力学的数学研究出发,用Fourier积分变换来求解这一问题,由于处理上的技巧,使得问题的求解大为简化,所得结果与文献[1]完全相同。本文可供复合材料断裂力学的数学研究作参改。

各向异性体对瞬态SH波散射问题的边界元方法

本文利用Fourier变换和加权残数法建立了正交各向异性体反平面瞬态波散射问题的边界积分方程,构造了在边界上能满足波动方程的边界元函数,它比常用的二次元和高次元具有较好的适应性。数值结果表明利用该形函数计算高频情形下的散射问题具有很高的精度。

正交各向异性体的弹性力学平面问题

本文把Stockes变换推广到双重付里叶级数，从而求得正交各向性体弹力性学平面问题的一般解析解，文中结合具体例子给出数学计算结果。

改进的基本解法在薄体各向异性位势Cauchy问题中的应用

该文提出一种改进的基本解法,应用于薄体各向异性位势边界条件识别反问题的研究。基本解法求解反问题所产生的线性系统往往是高度病态的,我们采用截断奇异值分解方法来求解,广义交叉校验准则用来确定正则化参数。正则化方法的使用大大地拓展了源点与真实边界间距离的选取范围,同时有效地降低了解的精度对"距离选择"的敏感度。算例的数值实验表明,该文方法简单、效率高,即使薄体结构的厚度小到纳米级,仍然可获得非常高精度的数值解。该文为二维薄体各向异性位势反问题的研究开辟了新的途径,也拓展了基本解法的应用领域。

各向异性岩体中不同接触衬砌隧洞的解析分析

通过复变函数方法建立分析了非圆形水工衬砌隧洞,在衬砌与围岩处于完全和光滑接触条件下的解析解,考虑了衬砌的支护滞后效应和洞内水压作用。研究了正交各向异性岩体中的马蹄形衬砌隧洞,在不同接触条件和洞内压力工况下,接触边界和衬砌自由边界上的应力和位移解。接触条件对衬砌接触边界的切向应力分布影响最显著,完全接触条件下两底脚的切向压应力最大,光滑接触条件下最小。岩体各向异性和倾斜结构面对衬砌中力学分量的非对称性影响在完全接触条件下明显。完全接触条件可高效发挥衬砌的支撑作用,光滑接触条件使岩体的自承能力充分体现。衬砌在两种接触条件下均承担了大部分由水压引起的张拉效应。

空间各向异性色散两体势向列相液晶形变研究

基于空间各向异性色散力势能,用简单的立方格子模型研究具有n层液晶分子所组成的向列相液晶形变。理论处理中假定具有理想向列序,这意味着分子长轴取向方向与液晶指向矢是一致的,而总自由能等于相互作用能。文中以解析形式研究了三种基本的Fredericksz转变,给出了三个弹性常数,在近似下它们是相同的,且与连续体理论比较可以得到k13。