考虑塑性应变率梯度的单轴压缩岩样轴向响应

基于剪切应变率梯度格式,采用解析方式研究了岩石材料在单轴压缩条件下的应变软化的结构响应。根据非局部连续介质模型,提出了一维二阶剪切应变率梯度格式。非局部剪切应变率与局部剪切应变率及其二阶梯度有关。将经典塑性理论中的局部剪切应变率替换为非局部剪切应变率,可以直接得到局部剪切应变率的封闭解析解,而不必通过将局部剪切应变对时间求导获得。通过对局部剪切应变率积分,得到了沿剪切带方向的相对剪切速度。试件峰值强度后的端部速度由弹性及塑性两部分构成。前一部分由虎克定律描述;后一部分与相对剪切速度有关。对弹性及塑性两部分速度求和,得到了单轴压缩岩样剪切破坏问题轴向响应的解析式。研究表明:试样高度越大、内部长度越小、剪切软化模量越大及泊松比越小,则岩样的轴向响应倾向于脆性。根据岩样与矿柱的相似性,岩样响应倾向于脆性,意味着矿柱将失去稳定性,发生矿柱岩爆。目前的基于剪切应变率梯度格式的主要优点是简洁。

混凝土材料的动态承载力与惯性效应

混凝土材料的宏观承载力包括材料的真实动态强度与惯性效应两部分,本文为了建立描述混凝土宏观承载力的物理模型,分析了材料真实动态强度与惯性效应的物理机制,建立了一个质量-阻尼元器件模型,进行了混凝土材料的SHPB数值实验.研究结果表明混凝土宏观承载力中的真实动态强度取决于材料特性及应变率的大小;惯性效应与应变率的梯度成正比例关系,而与应变率无关;提出的质量-阻尼元器件模型可以定性地表征混凝土材料的真实动态强度和惯性效应.

基于类等势场的粉末高温合金盘件预成形设计

根据能量最小原理和最小阻力原理,利用塑性变形过程中坯料的流动规律与静电场等势线分布类似这一特性,提出一种能够进行预成形设计的新方法——类等势场法,并采用该方法对粉末高温合金盘件进行预成形设计,从中优选出6组预成形形状,利用MSC/Super Form商用有限元软件对上述预制坯的等温成形过程进行了数值模拟,得到了6组粉末高温合金盘件在预锻到终锻过程中的应力率参数和应变率梯度.通过对盘件轮毂、辐板和轮缘3个部位6个典型单元体应力率参数g的比较与分析,以及整体盘件应变率梯度的比较,并参考预锻变形量和终锻变形量,认为选择3号预锻模为最佳方案.

青藏高原北缘地应变演化特征

利用青藏高原北缘中国地壳运动观测网络1991-2013年间的GPS水平速率观测结果,对青藏高原北缘不同时期的面应变和面应变率梯度进行了计算,分析了地应变的时空演化特征,并结合不同时期发生的中强以上地震,研究了地震分布与地应变时空演化特征的关系.结果表明:2001年11月14日Ms 8.1级昆仑山口西地震发震断裂对其南部区域的面应变调整结果影响较大,阿尔金断裂滑动速率的分段差异性可能控制着阿尔金断裂及塔里木盆地区域的面应变变化.青藏高原北缘面应变率梯度时空演化特征较为明显,其高值区影响范围随时间不断变化,表现为由小-变大-变小的时空演化特征,与震后地壳松弛和区域构造变形的调整有关.北缘中南部出现面应变率梯度"盆地"区,面应变率梯度量值较低,Ms5.0级以上地震有向该"盆地"聚集的趋势,该区有可能为应变积累的高值区,发生地震的可能性较大;地震空间分布的聚集性与区域地壳运动变形空间分布的趋势性相呼应.