细聚丙烯纤维混凝土介观离散力学模型及其Ⅰ型断裂强度负效应机理

细聚丙烯(PP,直径小于100μm)纤维混凝土Ⅰ型断裂强度随纤维含量增加呈现先增后减的变化规律,其机理尚不明晰。而且由于纤维数量过多,现有数值方法无法精细刻画细纤维混凝土力学行为。对此通过考虑细PP纤维亲水性提升基体局部水灰比的强度正效应和纤维桥接力强度贡献低于砂浆的强度负效应,并引入纤维直径等效系数(rf),实现介观尺度细聚丙烯纤维混凝土(PFRC)力学行为模拟。研究表明:纤维直径等效系数(rf)建议小于10;当纤维微量添加时,细PP纤维提升基体局部水灰比,使基体强度上升,此时正效应高于负效应;随着纤维含量增加,由于纤维桥接力贡献无法补偿相应面积基体强度,负效应持续增长,PFRC宏观Ⅰ型断裂强度下降。

高管团队任务型断裂带、动态能力与创业板企业数字化转型

基于高层梯队理论和战略选择理论,实证分析高管团队任务型断裂带对创业板企业数字化转型的影响,并探讨动态能力在上述关系中的中介机制以及CEO开放性的调节效应。结果表明:高管团队任务型断裂带对创业板企业数字化转型具有倒U形影响;动态能力在上述关系中发挥中介作用;CEO开放性显著调节高管团队任务型断裂带与创业板企业动态能力的倒U形关系。研究结论有助于加深理解高管团队任务型断裂带影响创业板企业数字化转型的作用机制,丰富企业数字化转型领域研究成果。

层理方向对含预制裂纹页岩Ⅰ型断裂特性的影响

层状页岩受内部层理方位分布特征的影响,其力学性质常表现出明显的各向异性特征。为了探究层理方向对层状页岩Ⅰ型断裂特性的影响,针对不同层理倾角β、预制裂纹角度为0°的半圆盘试件开展三点弯曲静态压缩试验和数值模拟试验。试验结果表明,试件的Ⅰ型标准化应力强度因子YⅠ会随着层理倾角的变化呈现出明显的差异性,并与层理倾角呈现出良好的三次函数关系,且仅在层理倾角β为0°和90°时,试件表现为纯Ⅰ型断裂模式,即层理倾角的变化会改变试件的断裂模式。同时,试件的Ⅰ型断裂韧度随着层理倾角的增大而逐渐减小,并与层理倾角呈二次函数关系;当层理倾角与预制裂纹角度垂直时,试件的Ⅰ型断裂韧度最大;而当层理倾角和预制裂纹角度平行时,试件的Ⅰ型断裂韧度最小。另外,基于扩展有限元法(XFEM),对半圆盘层状页岩试件的破断机制进行研究,验证了试验和计算结果的准确性。

循环热力作用岩石I型断裂试验方法及其可行性研究

探明岩石在循环应力和循环温度作用后的断裂特性对于保障地下洞室压缩空气储能这一“双碳”工程的稳定性具有重要现实意义。提出了循环热力作用岩石I型断裂试验方法并对该试验方法的可行性进行了研究。为研究经循环应力和循环温度作用后的岩石受力变形特性和I型断裂特性,设计了相应的带裂缝岩石试件,并提出了相应的试验步骤;采用COMSOL Multiphysics软件对设计的试件进行升降温和单轴压缩试验模拟,采用相场断裂方法模拟三点弯梁断裂试验,获得相应热力响应和裂缝路径,论证试验方法的适用性与可行性。数值模拟结果表明,所提出的试验方法可获得与理论解误差极小的温度场、应力场和裂缝扩展路径,可只对一个试件进行试验而获得循环热力作用过程中的岩石受力变形特性以及循环后的I型断裂特性。

2D-SiC_(f)/SiC复合材料层间Ⅰ型断裂试验及表征

二维编织碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(2D-SiC_(f)/SiC)在航空领域中得到广泛使用,然而该材料层间强度低,使其易萌生层间裂纹,引起分层破坏。为此,本工作采用楔形双悬臂梁法(W-DCB)和悬臂梁法(DCB)开展了层间Ⅰ型断裂试验,获得了2D-SiC_(f)/SiC的层间裂纹驱动的加载数据,得到了其裂纹端口张开力及张开位移变形曲线。在试验加载过程,通过光学显微镜监测了视觉裂纹扩展过程,探究了2D-SiC_(f)/SiC的层间I型裂纹扩展规律。结合理论分析和裂纹视觉特征解释了加载曲线拐点及其他特征点的断裂力学含义。利用扫描电子显微镜分析了2D-SiC_(f)/SiC的层间断面特征,揭示了断面分层裂纹扩展机制。结果表明:W-DCB方法测量的2D-SiC_(f)/SiC层间Ⅰ型初始能量释放率与DCB方法等效;2D-SiC_(f)/SiC层间Ⅰ型断裂过程中,裂纹端口变形曲线的多峰性不符合经典线弹性断裂力学预测的加载峰后特征,反映了2D-SiC_(f)/SiC层间约束关系的复杂性;层间断面为结构性非完全损伤,发生了局部纤维桥连现象。

胶接结构Ⅲ型断裂性能研究

设计了能够真实反映Ⅲ型断裂的边缘环裂纹转转试验,讨论了胶黏剂种类和厚度对胶接结构失效模式的影响。结合峰值转矩和应变能释放率进一步揭示胶接结构的断裂特性。通过试验与仿真对比,推导出考虑厚度效应的内聚力模型参数表达式。研究表明,Araldite 2015胶的峰值转矩和应变能释放率随着胶黏剂厚度增加而增加,E⁃120HP胶和WD3705胶的峰值转矩和应变能释放率随着胶厚的增加呈现先增大后减小的规律。为合理评估胶黏剂种类和厚度对Ⅲ型断裂下胶接结构的失效机制的影响提供依据。

混凝土Ⅱ型断裂与破坏过程的三维非线性有限元数值模拟

本文基于作者及其合作者近年新提出的两端切口Ⅱ型断裂试件几何和相应的应力强度因子公式的基础上 ,建议一种无切口Ⅱ型断裂试件。然后对不同切口长度的Ⅱ型断裂试件和不同高度和宽度的无切口Ⅱ型断裂试件的断裂破坏过程采用以微面模型 (Micro PlaneModel)为基础的三维非线性有限元分析商用程序进行了数值模拟 ,发现无切口试件在韧带上由剪切应力集中引起剪切裂缝后 ,在韧带区形成纯Ⅱ型断裂和剪切裂缝扩展过程。

基于DIC的压实黏土Ⅰ型断裂性状研究

为了研究压实黏土的断裂性状,通过不同尺寸、裂缝长度、厚度的压实黏土试样结合数值图像相关方法进行了三点弯曲断裂试验,分析了压实黏土断裂性状,包括荷载位移曲线、断裂韧度、断裂过程区长度。试验结果表明,3类试样的位移荷载曲线形态表现一致,随着试样尺寸、厚度的增大峰值荷载增大,随着裂缝长度的增大峰值荷载减小;随着试样尺寸的增大,断裂韧度增大但增幅在逐渐变小,具有明显的尺寸效应;随着试样裂缝长度的增大,断裂韧度先增大后减小,但变化幅度不大。在试样厚度50~60 mm时断裂韧度被认为是个恒定值,试样厚度对于断裂韧度影响很小;大尺寸的试样断裂过程区具有更大的发展空间,预制裂纹尖端储藏的能量更多,这是压实黏土断裂产生尺寸效应的主要原因。试样裂缝长度减小而韧带长度增加,并不能增加断裂过程区长度。试样厚度对于断裂过程区长度影响很小。

新老混凝土黏结Ⅱ型断裂性能试验研究

为研究新老混凝上黏结面Ⅱ型断裂性能,分析植筋情况、界面剂类型和玄武岩纤维掺量3种因素的影响,设计了3因素3水平正交试验,制备了9个预留初始裂缝的Z型新老混凝土组合试件,采用液压伺服试验机对试件进行了剪切加载,得到了9个剪切断裂荷载-位移曲线,并分析了破坏过程和界面断裂形态。在此基础上,通过相关公式求得对应的Ⅱ型断裂韧度,对这2个断裂参数进行了极差分析和方差分析,得出了3种因素对各自参数影响程度的主次顺序及最优方案。结果表明,9个荷载-位移曲线前期比较平缓,后期呈直线上升,直至试件发生断裂破坏,并伴随清脆的破坏声;新老混凝土试件沿着浇筑界面断裂,新混凝土断面有突出骨料,老混凝土断面呈凹进形态,骨料很少被剪断,植筋试件断面的钢筋呈弯曲状态;随着植筋数量和玄武岩纤维掺量的增加,Ⅱ型断裂韧度增大;界面剂中掺入U型膨胀剂使Ⅱ型断裂韧度增大;Ⅱ型断裂韧度的影响因素主次顺序均为植筋情况、界面剂类型、玄武岩纤维掺量,综合考虑可得到最优方案,研究成果可为混凝土结构加固工程提供参考。

岩石Ⅰ型断裂韧度测试方法研究进展

岩石断裂韧度测试方法研究是准确获取岩石断裂韧度值的重要前提,也是进行岩石断裂力学理论和应用探索的重要途径.本文综述了国内外岩石Ⅰ型断裂韧度测试方法,着重介绍了美国材料与测试协会(ASTM)和国际岩石力学协会(ISRM)提出的建议测试方法及其研究进展;对比了不同测试方法获得的岩石Ⅰ型断裂韧度值之间的差异,并分析了产生这种差异的原因;指出了岩石断裂韧度测试方法中有待于进一步研究的问题.

煤体在不同层理方位Ⅰ型断裂特征试验研究

通过Ⅰ型断裂试验、3D形貌扫描技术,对沁水煤田15#煤的3种不同层理方位条件下Ⅰ型断裂特性、断裂面形貌特征以及层理、内生裂隙等影响下I型裂纹扩展规律进行了分析研究;并通过水压致裂试验,验证了约45°天然裂隙面对水力裂缝扩展的影响。结果表明:沿平行层理方位煤岩的断裂韧度KIC、断裂面面积、线粗糙度在3种方位中最低;在正交及垂直层理方位断裂时,煤岩体中裂纹扩展的有效路径更长,更有利于连通较多的孔裂隙,进而有利于改善煤层渗透性。同时,在该煤岩I型断裂试验中,在内生裂隙影响下裂纹扩展路径在正交层理方位的波动偏转角度最大,近似达30°;在该含天然裂隙煤岩水压致裂试验中,水力裂缝贯穿45°天然裂隙面扩展,沿垂直层理方位压裂后,裂面面积比其投影面积增大约0.3倍。结论对煤层气压裂增透工程具有一定指导意义。

紧凑四点剪切砼Ⅱ型断裂实验研究与数值分析

有关Iosipescu四点剪切实验的争论很多,国内外的研究者提出了各种各样的结果。本文对紧凑四点剪切加载下砼Ⅱ型断裂破坏机理进行了大量的实验研究和数值分析。通过对实验中试件裂纹的扩展过程及开裂角cq等的分析,结合有限元法对裂尖应力场进行了研究。分析了加载点与裂纹面的距离对Ⅱ型断裂性能的影响。可以看出,虽然随着加载点与裂纹面距离的缩短,CKⅡ在逐渐增大,但纯剪加载下裂纹扩展并不是沿剪应力所在方向,即破坏并不是剪切破坏。

外部视角下信息型断裂影响团队创造力的作用机理研究

基于团队断裂、团队效能理论以及外部研究视角,构建了信息型团队断裂、外部知识获取、团队创造力以及团队认知动机之间关系的理论研究模型。通过对124个知识型团队样本进行实证分析,研究表明:团队认知动机积极调节信息型断裂与外部知识获取之间的关系;外部知识获取与团队创造力之间呈正相关关系;外部知识获取能够中介信息型断裂与团队认知动机的交互项对团队创造力的直接作用。

利用测井资料预测岩石Ⅱ型断裂韧性的方法研究

根据直缝巴西圆盘(SNBD)试验获取应力强度因子的计算原理,设计组建一套岩石Ⅱ型断裂韧性测试系统,测定20块取自WG油田岩石试样的Ⅱ型断裂韧性。基于试验数据,分析Ⅱ型断裂韧性和围压、抗拉强度的关系,建立利用测井资料预测断裂韧性的模型。利用H341井声波测井、密度测井和伽马测井资料预测水平地应力和抗拉强度,结合建立的断裂韧性模型成功预测Ⅱ型断裂韧性连续值,并在压裂实践中得到验证。该方法解决了现场压裂作业缺少断裂韧性全井筒连续数据的难题。

岩石Ⅰ型断裂韧度估算及其影响因素分析

岩石的I型断裂韧度K_(IC)与抗压强度σ_c之间存在相关性,可根据二者之间的经验关系通过σ_c估算岩石的K_(IC)值,但其估算结果会因测试方法和岩性的不同而有所差异。为了获得更合理准确的岩石K_(IC)估算值,在试验数据统计回归的基础上,建立了不同K_(IC)测试方法和岩性条件下的K_(IC)与σ_c经验关系,并分析了其差异和适用性。结果表明,4种K_(IC)推荐测试方法均可获得良好的K_(IC)与σ_c线性关系,但差异明显,建议使用"V"形切槽巴西圆盘(CCNBD)方法所得经验关系估算岩石的K_(IC)值;结果还表明,利用经验关系估算K_(IC)值的方法更适用于均质各向同性岩石。需要说明的是,估算方法并不能代替实验室测试,并且通过实验室测试建立经验关系是间接获取K_(IC)值的必要前提。

重组竹Ⅱ型断裂特性试验研究

为研究重组竹顺纹Ⅱ型裂纹扩展条件,进行了ENF(end notched flexure)断裂试验.分别采用柔度标定法和修正梁理论计算了临界应变能释放率,对比了2种方法的优缺点,并研究了重组竹顺纹Ⅱ型断裂R曲线,计算了重组竹的断裂韧度.结果表明:重组竹顺纹Ⅱ型裂纹的扩展具有自相似性,构件破坏经历断裂过程区FPZ(fracture process zone)发展和裂纹扩展2个阶段,FPZ的发展使得R曲线在加载初期表现出增长趋势,而裂纹扩展阶段R曲线基本保持水平;临界能量释放率G_(ⅡC)是与初始裂纹长度无关的常数,断裂韧度K_(ⅡC)平均值为4079 kN/m^(3/2),其值大约是常见木材的2倍.

沥青混合料Ⅰ型断裂试验方法研究综述

为改进现有沥青混合料断裂试验方法的适用性、准确性,汇总分析了现有常用3种沥青混合料Ⅰ型断裂试验方法,即半圆弯拉试验、单边开口梁断裂试验和圆盘断裂拉伸试验,对比3种试验方法的适用范围、试验条件、试验结果。此外,还对控制模式、加载速率、试验温度、初始裂缝模态等因素进行分析,提出应采用裂缝开口位移(CMOD)控制模式和二次切割的初始裂缝模态,改进现有沥青混合料Ⅰ型断裂试验。

页岩Ⅰ型断裂韧性的分形计算方法与应用

水平井分段体积压裂是页岩气商业规模开发的重要工艺措施,如何评价页岩储层可压性是该工艺成功的关键。页岩断裂韧性是可压性评价的重要支撑参数,从I型断裂裂纹(裂缝)微观形态入手,结合断裂力学理论和分形理论,建立了页岩I型断裂韧性分形计算方法;借助晶体劈裂功法计算页岩表面能,采用密度、声波时差2种参数获取计算结果,对比分析新的分形方法计算数据、传统方法预测数据与试验测试数据,新的分形方法计算平均误差为3.63%,传统预测方法平均误差为?10.53%,验证了方法的准确性;参考实例水平井测井解释数据,计算了水平段I型断裂韧性指数的全井筒连续性剖面,结合可压性级别与较大储层改造体积概率关系,优选可压性级别为III级及II级改造。建立的页岩I型断裂韧性分形计算方法对定量评价页岩储层可压性具有重要意义。

成层混凝土的剪切强度和Ⅱ型断裂韧度

该文对成层混凝土的层间结合性能进行研究,通过直接剪切试验和双边缺口单边加载断裂试验测得混凝土层间的抗剪强度参数和Ⅱ型断裂韧度,研究了混凝土浇筑的层间间隔时间对成层混凝土层间结合性能的影响。试验结果表明:Ⅱ型断裂韧度KⅡc与粘聚力c具有较好的线性相关性,而其与摩擦系数f不具有明显相关性。同时根据Ⅱ型断裂的定义假定断裂时满足摩尔库伦准则,推导出KⅡc与c具有线性相关性。因此Ⅱ型断裂韧度可根据粘聚力直接估计出,避免了进行复杂而难以控制试验要素的Ⅱ型断裂试验。此方法为成层混凝土日后的断裂力学研究,提供了可参考的参数。

大理岩Ⅱ型断裂规律试验及数值模拟分析

通过对预制裂纹的大理石矩形板的剪切试验,分析了加载方式和预制裂纹的几何参量a/w对岩板产生Ⅱ型断裂模式的影响.当a/w<0.30时,岩板在2种加载方式下均能沿预制裂纹尖端连线发生Ⅱ型剪切断裂;当a/w>0.30时,岩板的断裂模式以Ⅰ型张拉裂纹为主.通过有限元计算所得岩板内部状态参量的分布规律,利用最小二乘法对计算所得的KⅡ因子进行多项式拟合,建立相应边界条件下几何修正函数,并通过试验计算断裂韧度KIIC.最后,利用辅助劈裂试验,验证了a/w对岩板Ⅱ型断裂的影响的实质是由于岩板的预制裂纹外部的岩石优先开始发生劈裂.