采用遗传算法和基于断裂准则的破坏机理进行复合板优化设计

基于破坏机制、最大应力和Tsai-Wu破坏准则,提出复合层压板的最小质量设计。其目的是论证复合材料设计中最近提出的FMB破坏准则的有效性。破坏准则认为不同的破坏机制,如,纤维破坏、模具破裂、纤维压缩破坏以及模具压碎,与不同的荷载条件相关。将遗传算法用于优化研究中,当层压板受到压-压荷载时,与破坏机制和最大破坏应力准则相比,在破坏包络图的第三象限,Tsai-Wu破坏准则预测超过预期层压板质量达到86%。破坏机制以及最大破坏应力标准给出了可比较的质量标准。破坏准则可以考虑用于复合结构的强度设计。

沥青路面裂缝的破坏机理研究

为了改善公路沥青路面建设水平,总结了沥青路面裂缝分类方法,以某国道项目为研究对象,分析了横向裂缝、纵向裂缝、块裂等裂缝的破坏机理。同时,利用有限元软件建立该公路沥青路面的计算模型,并基于断裂力学理论,计算了不同工况下的应力强度因子和断裂韧度,判断裂缝发展趋势。

渗透压作用下压剪岩石裂纹流变断裂贯通机制及破坏准则探讨

探讨了渗透压作用下黏弹性压剪岩石裂纹的起裂规律及分支裂纹尖端应力强度因子的演变规律,得出:一定轴向压应力下,渗透压、远场侧向应力和裂纹面摩擦系数是影响分支裂纹尖端应力强度因子KI演变的主要因素,渗透压的存在加剧了分支裂纹的扩展,随着裂纹渗透压的增大,分支裂纹扩展由稳定扩展变成不稳定扩展;建立了渗透压作用下压剪岩石裂纹体的轴向贯穿、岩桥剪切贯通两种不同类型的断裂破坏力学模型,引入虚拟应力强度因子KI(LC),提出以分支裂纹临界长度时裂尖虚拟应力强度因子KI(LC)作为黏弹性压剪岩石裂纹的流变断裂破坏准则,通过算例证实了该准则的可行性,得出:在既定裂纹分布、一定轴向应力和裂纹面摩擦系数的条件下,低渗透压、侧向拉应力共同作用下的压剪岩石裂纹趋向于轴向贯穿破坏,而高渗透压作用下会导致分支裂纹尖端岩桥剪切破坏,渗透压、侧向压应力共同作用下压剪岩石裂纹可能会发生具时间效应的流变断裂贯通破坏。为研究水岩相互作用下裂隙岩体的失稳破坏提供了一种新的思路。

基于破坏准则的岩石压剪断裂判据研究

在分析压剪复合型裂纹尖端应力场的基础上,利用最小J2准则得到压剪裂纹的起裂角。把岩石压剪断裂问题与岩石的破坏准则联系在一起,利用岩土材料中广泛应用的Mohr-Coulumb准则和Drucker-Prager准则分别建立两个岩石压剪断裂判据。计算结果表明,基于强度准则建立的岩石压剪断裂判据比较合理;纯II型裂纹的断裂韧度与纯I型裂纹的断裂韧度的比值与泊松比和内摩擦角的取值有关系(纯II型裂纹的起裂角是某个定值时),而与其他岩石力学参数没有关系。

冻土断裂力学破坏准则及其在工程中的应用

考虑冻土自身存在的各种缺陷及冻胀力的作用和影响,应用断裂力学理论与方法,研究冻土破坏的机理,建立了冻土断裂力学破坏准则。该准则适用于脆性破坏并在小范围屈服条件下的冻土。对于冻土地基临塑荷载的确定以及在较低负温下的地基基础的破坏问题,该准则也是适用的。通过实际冻土工程问题的应用表明,冻土断裂破坏准则符合冻土的实际和特点,是有效的。

基于损伤断裂理论的岩石破坏机理研究

首先建立单一微裂纹在单轴压缩荷载作用下的力学模型,求出裂纹端部的应力分量。然后采用最大周向应力理论(σθ准则),求出岩石的断裂角,得出断裂角只与裂纹和荷载方向的夹角有关。在压-剪复合应力状态下,裂纹将沿着初始断裂角0θ的方向开始扩展。进而得出岩石的宏观断裂模式,即裂纹的发展形状是折线形的,最终详细地阐述了岩石的破坏机理。

韧性断裂机理的理论探讨与基于铝合金薄板韧性断裂准则的修正

对韧性材料的断裂机理进行理论研究.当裂纹尖端附近两个相邻的材料微单元体的破坏面共面或共线时,裂纹可以通过破坏面扩展并传递到相邻的单元;当两个单元体的破坏面与两单元体中心线成一定角度时,两单元体之间将产生相对滑动或旋转,使得两破坏面之间重新共面或共线,从而使得裂纹可以扩展,形成一个连续的裂纹开裂面.基于铝合金6063薄板修正韧性材料的断裂准则,并用简单的平面应力状态下的平板拉伸试验和平面应变状态下的缺口拉伸试验,结合有限元ABAQUS计算求得韧性断裂准则中的材料常数.

岩石断裂破坏的机理研究

由于岩体中岩石通常处于宏观压应力状态,因此人们常认为岩石的破坏为剪切破坏。根据我们的研究,对于岩石的断裂破坏,其本质应归为微裂缝的拉张破坏。

Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹断裂机理与断裂准则的研究

本文采用四点弯曲试件考察了常用韧性材料16MnR钢中Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹的断裂机理。实验测定了裂纹扩展方向和裂纹尖端位移参量的启裂值；与此同时，采用有限元程序计算了试件中复合型裂纹尖端邻域的应力、应变场，分析了各种控制空洞成核的力学参量的几何分布曲线，结合实验研究和有限元分析表明，Ⅰ-Ⅱ复合型断裂存在两种不同的断裂机理，它们的发生取决于Ⅰ-Ⅱ复合型载荷比的大小，当Ⅱ型载荷分量小于一临界值时、断裂为张开型．裂纹扩展方向与本文的бm峰值线准则一致；而当Ⅱ型载荷分量大于此临界值时，断裂表现为不稳定的剪切型断裂。

岩石破坏机理与岩石强度准则新探

岩石内部存在一个宏观的和微观的裂隙系统，岩体的一切力学特性几乎都与这个裂隙系统有关，当然岩体的破坏机理与强度准则也不例外。本文根据作者对各种形状裂隙所作的应力分析和模型试验研究所得结论，阐明岩石在常温下出现脆性破坏和延性破坏特性的各自应力条件。同时作者还探索建议一种能同时适用于该破坏机理的通用岩石强度准则。

应力断料及其在破坏力学层面上断裂机理

应力断料是产生于八十年代初建立在断裂力学基础上的 ,能实现固体材料连续界面快速和规则分离的先进加工工艺方法。通过有色金属应力断料中的开拓性工作 ,从微细观层次上解释了应力切断断口上裂纹源的形成 ,以及裂纹扩展的物理过程 ;首次提出了变形局部化的形成与演化是材料准脆性断裂主要内因的新见解。还借助理论引伸出提高工件转速 。

高陡边坡在断裂带影响下的变形破坏机理研究

以金堆城露天矿北帮边坡为研究对象,通过现场调查与测绘等手段研究得出燕门凹断裂带分为劈理化安山玢岩、张性角砾岩、压扭性角砾岩和压碎岩等4种构造岩,并且在这4种构造岩的影响下边坡变形破坏的机理,总结出边坡破坏模式为圆弧形滑动破坏,并采用FLAC2D对边坡进行数值模拟,最后提出治理措施建议。

基于黏弹性近场动力学方法的素混凝土板冲击破坏形态分析

通过拉格朗日方程推导出一种基于单键双参数键型近场动力学的黏弹性模型,对冲击荷载下的素混凝土板的破坏过程进行模拟,采用单轴动态强度S准则得出物质点对间键的动态断裂准则。分别将低速落锤撞击下的素混凝土板的仿真结果与连续-不连续介质力学方法(CDEM)的模拟结果,高速子弹射击下的素混凝土板的仿真结果与试验结果进行对比。结果表明,黏弹性单键双参数近场动力学模型能合理地描述混凝土在冲击荷载下的破坏形态,且该模型能针对不同加载速率做出不同的反应,为冲击作用下的混凝土防护与混凝土的结构改造提供了一种有效的方法。

混凝土材料动态破坏过程的近场动力学模拟

采用黏弹性近场动力学方法,根据混凝土单轴强度J准则类比得到近场动力学键伸长率的动态断裂准则。通过对骨料下的填充混凝土板、梁等构件进行模拟,探究了不同的加载速率下,骨料对裂纹形态及裂纹扩展路径的影响。结果表明,加载速率越大,混凝土中填充的骨料断裂度也越大。动态断裂J准则能准确描述混凝土在动态荷载下的破坏形态,该方法为混凝土的损伤防治工程提供了指导依据。

A508-3钢的塑性断裂与夹杂含量的关系——断口的局部计算法的利用及连续破坏机理

由于考虑到孔隙增长与破坏的基本定律，基于断口的局部计算法，用一种新的塑性断裂研究法来分析三炉A508—3钢，这三炉钢的夹杂含量在10^-3～10^-4范围内。通过它的参数f0（孔隙的初始体积率），用塑性断裂模型预测这三炉钢的塑性。该模型首先用普通缺口拉伸试验校准，

梯形渠道砼衬砌体冻胀破坏断裂力学模型及应用

在线弹性断裂力学的基础上,运用已有的渠道砼衬砌冻胀结构力学模型,考虑各种冻胀力的作用,通过合理的假设和简化,将砼衬砌板断裂看作是(Ⅰ+Ⅱ)复合型(张拉型+剪切型)裂纹的扩展问题,提出了适用于渠道混凝土衬砌板的冻胀断裂力学破坏准则,建立了渠道阴坡、阳坡和渠底3个不同位置砼衬砌板的冻胀断裂力学模型及砼衬砌板厚度设计方法。运用渠道砼衬砌体冻胀断裂力学模型不仅可以计算出阴坡、阳坡和渠底的砼衬砌板厚度,而且实例应用表明,通过渠道砼衬砌冻胀断裂力学模型指导渠道砼衬砌体设计是一种符合实际工程简单实际有效的方法。

震源扰动型巷道冲击矿压破坏力能准则及实践

针对震源扰动型巷道冲击矿压破坏机理进行研究,建立了巷道围岩冲击震源扰动型冲击破坏的动力分析模型,推导了巷道围岩承载结构在"静载+动载"组合作用下动力破坏的应力判据和能量准则。基于该力学模型及其机理分析,提出合理设置弱结构消波吸能的防冲理念,并从理论角度分析了弱结构消波吸能的作用机理。最后通过工程实例,应用能量准则进行了冲击煤层巷道的支护设计及其防冲性能核算,理论研究成果初步得到了应用和检验。

木材横纹理断裂及强度准则

以杉木为研究对象从宏观和微观上研究了木材横纹断裂的性质 ,并阐述了木材的强韧机理。研究表明 :木材横纹I型裂纹扩展方式是先沿纤维开裂伸展 ,然后再沿横截面作韧性断裂 ,其扩展过程分线性、稳定和非稳定 3个阶段 ;顺纹启裂时的断裂韧性与试件尺寸无关 ,是木材的固有属性 ;木材因其多胞及纤维增强的多层胞壁结构 ,而具有很强的抗横断韧性 ,不会因裂尖应力奇异性而发生低工作应力破坏 ,故在对含横纹理裂纹的木构件作安全设计时 ,建议仍采用传统的强度准则 ,考虑净尺寸上的常规强度即可。

采场底板塑性区分布及破坏机理研究

针对承压水体上安全采煤,为进一步认识工作面底板岩层的破坏机理,运用断裂力学理论,并结合Griffith破坏准则分析工作面端部屈服区破坏范围。在此基础上运用滑移线场理论建立底板塑性区破坏力学模型,给出底板最大破坏深度及其塑性区分布范围的理论求解方法,并分析了底板最大破坏深度与其影响因素的关系,为承压水体上开采底板突水防治提供理论依据。最后,通过工程应用实例,验证了理论计算方法的可行性。

黄土的断裂破坏强度

笔者以杨陵黄土为对象，进行了原状黄土和击实黄土单轴抗拉的三轴抗拉试验。详细探讨了黄土抗拉强度和含水量、干密度、饱和度及基质吸力的关系，同时提出了黄土抗拉强度与基质吸力的关系表达式。用实验资料验证了几种典型断裂破坏准则对黄土的适应性，并根据黄土的破坏特性，建立了相应的断裂破坏准则。