压缩载荷下准脆性材料宏细观损伤变量研究

在连续损伤力学的基本框架内构建损伤力学模型,而对损伤变量的定义及其演化方程的描述则充分借鉴细观损伤力学的研究成果,就可以建立一个宏细观相结合的损伤模型。对于压缩载荷下准脆性材料损伤,通过假设宏观损伤分析和细观损伤分析所得到的有效弹性张量等价,可以求得宏观损伤变量与细观损伤机制相关的表达及其损伤演化方程,进而可以建立宏细观相结合的损伤模型,并以单轴压缩为例表明这种分析方法是可行的。

拉伸载荷下准脆性材料微裂纹损伤宏细观损伤变量关系初探

给出一种建立拉伸载荷下准脆性材料微裂纹损伤宏细观损伤变量关系的方法,用于发展连续损伤力学和细观损伤力学思想相结合的损伤力学模型。通过假设宏观损伤分析和细观损伤分析所得到的有效模量等价得到宏细观损伤变量的联系,将宏观损伤变量赋予与细观损伤机制相关的物理意义,并以单轴拉伸为例表明这种分析方法的可行性。

冻融循环作用下砂岩的力学特性及细观损伤本构模型研究

针对寒区岩体工程中岩石的冻融问题,选取砂岩为试样,通过进行室内冻融循环试验、扫描电子显微镜观测和三轴压缩试验对砂岩质量损失、微观结构和力学特性进行了分析。然后基于Lemaitre应变等效假设理论,通过引入能够反映岩石冻融破坏过程中的细观冻融损伤变量和力损伤变量来描述岩石材料的劣化程度及损伤演化规律,并采用连续损伤力学理论,建立了冻融与围压耦合作用下岩石的损伤演化方程及细观损伤本构模型。采用理论推导的方法得出所需的模型参数表达式,最后利用冻融岩石的三轴压缩试验数据对该模型的合理性和准确性进行了验证。将试验曲线的峰值点与模型理论曲线的峰值点进行对比,结果表明两者吻合度较好,该损伤本构模型能够较好地反映岩石三轴压缩过程的应力-应变峰值特性,验证了该模型及模型参数确定方法的合理性与可靠性。该模型拓展了岩石在冻融与围压耦合作用下的损伤模型,进一步的揭示了岩石在冻融与围压耦合作用下的损伤机制和破坏规律。

表面塑性损伤的描述及其细观机理分析

对ＬＹ１２ＣＺ铝合金板件单向拉伸状态下表面塑性损伤的细观演变过程进行了定量、定性对比观测，并选用和定义了表面损伤变量ＤＡ、Ｄ（Ｌ）和Ｄ（Ｒａ），以及整体损伤变量Ｄ（Ｅ），对材料表面的损伤演变规律进行了描述，并与材料整体的损伤进行了比较。结果表明：表面塑性损伤的细观机理与材料内部的基本一致，是微空穴的形核、长大与汇合为宏观裂纹的过程，汇合方向只与外载的方向有关；三表面损伤变量中，Ｄ（Ａ） 、Ｄ（Ｒａ）随ε的增大呈幂函数增大，Ｄ（Ｌ）则是先平稳变化，最后迅速增大；三变量间互相关，且Ｄ（Ｌ）较Ｄ（Ａ）对材料损伤变化更为敏感；表面损伤较整体损伤的变化稍有滞后。

灰岩细观结构的化学损伤效应及化学损伤定量化研究方法探讨

化学腐蚀下岩石细观结构的改变是引起岩石力学性质变化的根本原因,因此,对细观结构的化学损伤效应及其定量化的研究具有重要意义。通过化学腐蚀下岩石细观结构的变化,分析研究了化学溶液对岩石细观结构的腐蚀损伤效应;并以空隙率的变化为基础,建立了化学腐蚀下岩石细观结构化学损伤变量计算公式,给出了损伤测量参数的计算方法。该方法的应用,对岩石试件无破坏作用,可对同一试件持续进行不同时间段的腐蚀损伤特征研究。避免了在损伤时间效应研究过程中,因使用不同的岩块,而由岩块间微观结构差异所产生的误差影响。

水化学腐蚀对砂岩力学特性影响的试验研究

通过砂岩在不同水化学溶液中浸泡后的常规三轴压缩试验,对比分析受不同pH值、不同浓度和不同化学成分的化学溶液腐蚀后砂岩的变形特性、强度特性及其微细观结构特征,并监测化学溶液中Ca2+,Mg2+离子浓度的变化规律,初步探讨砂岩试样的水化学腐蚀机制。试验结果表明:化学腐蚀后,砂岩试样有从脆性向延性转化的趋势;砂岩的力学参数均有不同程度的降低,并且,砂岩力学参数的劣化程度与其物理化学参数之间存在密切的关系,试样的孔隙率或纵波波速变化越大,或溶出的离子浓度越多,其力学参数的降低程度越大。引入新的损伤参量来定量地表达试样力学参数随水化学损伤的演化过程。

化学侵蚀后砂浆力学特性的劣化及其细观结构损伤定量化方法

研究了在不同水化学环境下砂浆试样力学特性劣化及其微细观结构损伤的演化,并探讨其力学特性劣化的细观机制。结果表明,化学腐蚀后试样峰值前的塑性变形有所增大。溶液对试样的化学腐蚀作用越强其塑性变形越大,并具有明显的时间阶段性。腐蚀后试样塑性变形的变化,间接地反映了化学溶液对砂浆试样的腐蚀程度。提出无损量测方法计算不同腐蚀时间段内砂浆试样的孔隙率,并基于其孔隙率的变化建立了新的损伤变量。研究发现,砂浆试样的化学损伤程度与其物理力学参数之间的一致性比较明显。这说明,用基于化学腐蚀产生的次生孔隙率建立的损伤变量定量描述试样微细观结构的化学损伤程度及其物理力学特性随化学损伤的演化过程,是合理的。