冲击载荷下含瓦斯煤动力学破坏特征与瓦斯渗流规律分析

为探究不同冲击载荷和瓦斯压力作用下的含瓦斯煤动力学特征、裂隙扩展及瓦斯渗流变化规律,采用含瓦斯煤岩冲击损伤-渗流试验系统开展含瓦斯煤冲击试验以及原位渗流测试,并结合工业CT扫描系统进行试样裂隙结构的三维重构,分析含瓦斯煤内部裂隙扩展特征及其对瓦斯渗流的影响规律。研究结果表明,冲击载荷和瓦斯压力对含瓦斯煤的动力学性质、变形过程、裂隙扩展和渗流规律均具有重要影响,具体表现在:①受围压和轴压的影响,冲击载荷耦合瓦斯压力条件下的含瓦斯煤应力-应变曲线无明显压密阶段;含瓦斯煤的变形过程主要经历了弹性变形阶段、应变强化阶段及破坏阶段。②冲击载荷的增加对含瓦斯煤动力学参数具有强化作用,气体压力的升高则劣化了含瓦斯煤动力学参数;冲击载荷越大,瓦斯压力越高,含瓦斯煤的裂隙扩展愈充分,所形成的裂隙结构愈复杂。③含瓦斯煤的渗流规律受控于裂隙扩展,冲击载荷耦合瓦斯压力作用下,含瓦斯煤中存在孔隙流动、孔隙流动-裂隙流动并存及裂隙流动等3种气体流动形式;含瓦斯煤冲击破坏后,随着气体压力增加以及气楔作用的增强,瓦斯流动形式可由孔隙流动依次转变为孔隙流动-裂隙流动并存和裂隙流动;裂隙扩展和流动形式共同影响含瓦斯煤渗流规律,含瓦斯煤渗透率随瓦斯压力的增大总体上符合先增大后减小的变化趋势。

从应用角度考虑塑料压力管的力学破坏问题

建立和完善快速裂纹增长危险和长期寿命—长期强度性能的质量监控体系对塑料压力管持续发展至关重要。聚氯乙烯管材的抗冲击性能、Ｃ 环法断裂韧性、聚乙烯管的断裂伸长率数据在应用中都有明确的针对性。拉伸屈服强度、打压爆破压力、Ｉｚｏｄ 或Ｃｈａｒｐｙ 抗冲击强度、Ｂｅｌｌ 法耐环境应力开裂性数据等与塑料压力管实际应用关系不大。塑料管的耐老化性能及焊接质量与力学破坏有关，是需要重视的问题。塑料压力管在其适用范围内，有足够的承压能力和刚性，满足实际使用的需要。

圆板式橡胶支座力学破坏机理仿真分析

圆板式橡胶支座作为连接桥梁上下部结构的主要构件,具有十分重要的作用,在使用过程中极易产生破坏,从而影响结构安全,因此研究圆板式橡胶支座的力学破坏机理具有重要的工程实践意义。该文采用MIDAS FEA有限元计算软件建立了圆板式橡胶支座力学计算模型,对橡胶支座的力学破坏机理进行了研究,分析了正常使用状态下(包括竖向荷载、剪切变形以及允许转角共同作用)、局部脱空状态下、剪切变形作用下以及老化开裂作用下等不同条件下橡胶支座的力学性能变化,以及脱空、老化等各项病害引起的力学行为变化对橡胶支座力学性能的影响程度,从而可以为圆板式橡胶支座中相关构件的设计以及材料的选取提供相关力学理论依据。

膨胀水泥预防压裂井中水泥环的力学破坏研究

针对压裂作业井中水泥环的力学破坏问题,研究利用膨胀水泥来预防该类破坏。利用有限元方法计算了压裂作业时普通水泥环中的最大主应力,并结合水泥环的力学性能分析了其破坏方式,将膨胀应力与最大主应力叠加后得出了膨胀水泥环中的最大主应力,分析了膨胀水泥预防水泥环力学破坏的原理,评价了膨胀应力对套管受力状况的影响。通过室内实验研究了模拟压裂作业时普通水泥环和膨胀水泥环的破坏情况。研究结果表明,压裂作业时普通水泥环的破坏方式为切向拉伸破坏;膨胀水泥产生的膨胀应力可以降低水泥环中的切向拉应力甚至使其转变为压应力,从而可以预防水泥环的力学破坏;膨胀应力会降低压裂作业时套管中的米塞斯应力,不会导致套管的受力情况恶化。实验结果表明,相同模拟压裂条件下,膨胀水泥环未发生破坏,普通水泥环因切向拉伸应力的作用而破坏,验证了使用膨胀水泥预防压裂井水泥环力学破坏的有效性。

压缩疲劳对椎间盘力学破坏的影响

目的通过体外实验多角度讨论椎间盘的疲劳特性和破裂机制。方法椎间盘样本采用新鲜绵羊腰椎。在疲劳实验中,通过对疲劳后的腰椎进行加载,探索轻度破裂和疲劳应力对椎间盘疲劳特性的影响。在内部位移和载荷分布实验中,应用优化的数字图像相关技术和布拉格光纤光栅技术分别检测椎间盘加载过程中的内部位移分布和内部载荷分布。

常见力学试验结果与聚乙烯燃气管道力学破坏的关系

明确相关力学性能与力学破坏之间的关系,建立和健全相关标准对聚乙烯燃气管道的健康发展至关重要。在定向钻孔技术安装聚乙烯燃气管时,在计算允许牵引力和牵引长度时,使用与牵引速度相当的速度条件下得到的拉伸强度和屈服应力作为依据。冲击强度和Bell法耐环境应力开裂试验与聚乙烯燃气管的实际应用关系不大。

PVC-U给水管材力学破坏原因初探及预防

在分析PVC-U管材与传统金属管材性能差异的基础上,从生产-应用-质量控制链的全过程分析PVC-U管材力学破坏的原因,从而提出了有效的预防措施。

聚乙烯压力管材快速裂纹增长的力学破坏形式

从应用角度分析了聚乙烯塑料压力管的力学破坏性能。任何一种力学破坏性能都可能在某种特定的条件下成为压力管管路系统失效与否的关键性能。在开发大口径高压力管材应用领域时,由于安全的原因和经济的原因,管材抵抗快速裂纹增长的性能起到关键的作用。文章把管材的的快速裂纹增长以数学模型的型式进行分析,从力学角度分析了裂纹发展的物理过程。

材料理化性能与聚乙烯燃气管道力学破坏的关系

描述了原材料理化性能与聚乙烯燃气管道力学破坏之间的关系,指出建立和健全相关标准对聚乙烯燃气管道的健康发展至关重要。密度和熔体流动速率间接地影响聚乙烯燃气管道力学破坏,原料的相对分子质量分布、共聚单体的不同相对分子质量级之间的分布、共聚单体在分子链上的序列分布都对材料力学破坏性能影响较大,燃气管道各处聚乙烯交联过程的均匀性以及交联度对聚乙烯燃气管道的性能有重要影响,一些特殊的情况下因环刚度引起的聚乙烯管道过度变形或屈曲变形问题也需要考虑。

岩石-混凝土组合体单轴压缩力学与破坏特征数值模拟研究

目的为研究单轴压缩条件下混凝土组分骨料含量、强度等级、占比和界面倾角对岩石-混凝土组合体力学与破坏特征的影响,方法结合凸多边形随机骨料生成投放程序与RFPA2D分析系统,构建组合体数值模型并进行数值模拟。结果组合体的破坏类型可分为由混凝土组分破坏并延伸至花岗岩组分或两种组分及界面共同破坏引起的“两体Ⅰ型和Ⅱ型破坏”,由混凝土组分单独破坏或混凝土组分和界面共同破坏引起的“单体Ⅰ型和Ⅱ型破坏”。对界面处应力状态进行分析,从理论上解释了沿界面宏观裂纹的形成原因;组合体抗压强度接近混凝土的抗压强度,其值与混凝土组分强度等级正相关而与占比负相关;组合体弹性模量数值模拟结果与理论值吻合较好,且与骨料含量和强度等级正相关,与混凝土组分占比和界面倾角负相关;组合体泊松比与骨料含量和混凝土组分占比负相关,强度等级对其影响较小;组合体抗压强度和泊松比均随界面倾角的增加先减小后增加。结论构建了含骨料岩石-混凝土组合体数值模型,并运用RFPA2D分析系统对4种组合方式组合体进行数值模拟,可通过提高混凝土组分强度、降低混凝土组分占比与材料间的界面倾角提升组合体的力学特性。研究结果可为地下或坝体等工程的稳定性分析提供参考依据。

pH值对大豆蛋白稳定油/水乳状液的影响及其破坏动力学

探讨了pH值对大豆蛋白形成乳状液的影响 ,并对乳状液中成膜蛋白质分子所受的相互作用解释了SPI乳化稳定性受外界条件和内部因素所发生的变化 ;也完善了原有液珠间的相互作用解释乳状液稳定性理论。并对大豆蛋白及其改性物在中性条件下形成的乳状液进行破坏动力学研究 ,所有研究结果表明蛋白质的乳状液均符合二段一级衰减规律 ;大部分蛋白也符合一级、二级。

强冲击下金属材料动态损伤与破坏的分子动力学模拟研究进展

强冲击下金属材料的动力学过程及其内在的机理分析一直是冲击物理的前沿,无论是在国家基础工程还是尖端武器研制中都具有重要的意义与价值。结合课题组的相关工作,综述了国内外冲击物理领域对金属材料在强冲击作用下动态损伤和破坏行为及其机理等问题的研究进展,重点讨论了金属材料内部及表界面微观结构对损伤破坏机制的影响,介绍了复杂加载条件下材料行为研究的机遇与挑战,并展望了下一步研究工作的重点。

蛋白质稳定的油/水乳状液的破坏动力学

监测油/水孔状液的稳定性是在含有0.1％(W/V)乳清、土豆、豌豆或大豆蛋白、pH 4～8、以0.1％(W/V)SDS稀释的孔状液中,在500nm下,改变时间测其吸收率。孔状液破坏/吸收卑衰减是一渐近线,逐渐降低到平衡值。其平衡值大小取决于pH和蛋白质。应用非线性数据处理表明蛋白质稳定乳状液的破坏是符合一级动力学模型(P<0.001)。对孔状液的破坏特性也讨论了两段一级模型。这一研究结果突出了使用适当的数理统计技术来分析乳状液破坏数据的必要性,然而难以成功地导出统计动力学参数。

岩溶隧道断层面突水灾害的力学机制

为防止岩溶隧道因顶部岩盘发生力学破坏而发生突水突泥灾害,以宜万线五爪观隧道为工程背景,对隧道-岩溶系统进行抽象概化,分析了断层构造突水机理及隧道穿越断层段引发的主要突水模式,进而研究岩溶隧道顶部岩盘力学破坏机制,得到了如下结论:(1)建立了溶腔位于隧道顶部条件下压性断层与张性断层突水力学模型;(2)推导了岩溶隧道断层段岩盘最小安全厚度计算公式;(3)应根据溶腔水压力的变化选择按抗弯强度或抗剪强度计算岩盘最小安全厚度;(4)结合工程实例验证了此岩盘最小安全厚度计算方法的合理性。研究对断层段岩溶隧道的设计和施工提供一定的参考。

土石堆积体精细化模型构建及力学特性数值试验

土石堆积体具有较强的非均质性,其力学破坏特性受内部块石的细部特征影响较大。依托罗打拉堆积体隧道,借助数字图像处理与块石随机投放技术实现了对土石堆积体精细化数值模型的构建,采用大型三轴试验验证模型的正确性,并深入探讨土石堆积体力学破坏的特征及规律。研究结果表明:该方法获得的力学参数及应力应变曲线与三轴试验结果差异不大;在加载过程中,剪切破裂面由试样中部及顶部两端块石尖端与土体的交界面沿土石路径向四周发育,直至形成X形或人字形带状分布的剪切塑性区,并趋于贯通至发生剪切破坏。该方法的提出为土石堆积体力学参数的选取提供了一种新思路,可为土石堆积体隧道工程设计、施工等提供有益指导。

在物质中长基线中微子振荡实验的非量子力学效应

研究了在物质中长基线中微子振荡实验的非量子力学效应，计算了非量子力学效应对中微子振荡几率和微子混合参数（ｓｉｎ２θ。

沥青混合料破坏模式的研究

为了探究沥青混合料的破坏模式,研究从粘弹性材料的破坏理论为出发点,通过Maxwell元件分析沥青混合料与能量之间的平衡关系,得出了沥青混合料破坏模式取决于加载时间t和材料固有时间之间的比例关系的结论。

塑料压力管道快速应力开裂研究现状

分析了引起塑料压力管道发生力学破坏的各种影响因素,指出了快速应力开裂的危害性;概述了国内外塑料压力管道快速应力开裂研究的各种实验方法,并分析了各种方法的优缺点,对其发展方向进行了预测。

用有限元强度折减法求边(滑)坡支挡结构的内力

边(滑)坡体的破坏属于破坏力学范畴,当滑面上每点都达到极限应力和极限应变状态时,材料进入破坏,此时岩土体抗剪强度得到充分发挥,这就是破坏力学中的破坏准则。通常当有支挡结构与岩土介质共同作用时,滑面上土体一般不处于极限平衡状态,而可能处于弹性平衡或者局部塑性极限平衡状态。这种受力状态不是设计情况下的受力状态。多年来,岩土工程设计一直采用极限状态设计方法,即传统方法中计算得到的支挡结构上的岩土侧压力是在坡体整体破坏且岩土体强度充分发挥时的岩土侧压力,也就是土体处于极限平衡状态且支挡结构有充分位移时作用在支挡结构上的岩土压力,按此设计既能保证坡体安全,又能最大限度地节省经费。因此,采用有限元强度折减法来考虑岩土介质与支挡结构的共同作用时也应遵循这一原则,即要求作用在支挡结构上的岩土侧压力与传统方法计算得到的岩土侧压力大体相当,在此条件下根据岩土介质与支挡结构的共同作用来确定支挡结构的内力。按照此原则,采用有限元强度折减法,不但得到了滑坡推力的大小和分布,而且通过有限元桩-土共同作用模型计算得到了抗滑桩的弯矩和剪力,并与传统方法进行了比较。算例表明采用有限元强度折减法来计算抗滑桩的内力是可行的,该方法增大了支挡结构设计的可靠性和经济性。

“丁”字形交叉裂隙类岩体的力学特性研究

岩体的力学性能受赋存在其中的裂隙的影响较大。本文以实际岩体工程中的节理岩体为背景,通过按一定比例配制而成的石膏砂浆材料来制作类岩石试件,采用在类岩石试件中预埋金属条抽出的方法来模拟不同倾角的“丁”字形交叉裂隙,研究室内单轴压缩条件下,“丁”字形交叉裂隙试件的力学特性。研究发现:(1)主裂隙倾角对试件的峰值应力有决定性作用,次裂隙则在一定程度上影响试件的峰值应力;(2)相对于仅有主裂隙的情况,次裂隙的存在,增大试件的弹性模量,但却减小试件的峰值应变和起裂应力;(3)次裂隙对裂隙试件裂纹起裂位置及其扩展方向的影响可归为三类:次裂隙对裂隙试件的裂纹起裂位置及其扩展方向的影响较小;次裂隙使裂隙试件的翼裂纹沿着主(次)裂隙的一端及其次(主)裂隙的两端开始起裂及扩展;次裂隙的存在引起了主裂隙两端次生裂纹的产生。