蠕变塑性表征方法的研究

比较了高温塑性几种表征方法，提出了用０．２％蠕变变形确定蠕变第Ⅲ阶段开始点的条件蠕变第Ⅲ阶段来表征蠕变塑性。用ＤＤ３单晶的蠕变曲线来验证，获得满意的结果。

蠕变塑性伸长率测定方法分析

结合蠕变试验结果,研究和分析了三种测定蠕变塑性伸长率的方法。

向家坝水电站坝基挤压带岩石三轴蠕变试验及非线性黏弹塑性蠕变模型研究

基于岩石常规三轴蠕变试验成果,研究向家坝水电站坝基挤压破碎带砂岩蠕变力学特性,分析岩石轴向和侧向蠕变规律。在低应力水平下,岩石仅发生衰减蠕变和稳态蠕变,而且稳态蠕变阶段的应变速率为非零常数,蠕变量不可忽视,岩石变形满足Burgers蠕变模型。当应力达到一定水平时,岩石经过衰减蠕变和稳态蠕变之后发生加速蠕变破坏。不同围压下蠕变破坏特征不同,尤其是加速蠕变启动时间的差别较大,据此提出加速蠕变启动元件。通过将加速蠕变启动元件与Burgers模型串联,建立一个新的岩石六元件非线性黏弹塑性蠕变模型,并从理论上对其蠕变力学特性进行讨论。推导三维应力状态下的岩石蠕变本构模型公式,研究蠕变参数辨识方法。通过与试验曲线的比较,显示所建非线性蠕变模型的正确性与合理性。

三轴压缩下突出煤粘弹塑性蠕变模型

煤与瓦斯突出是煤矿井下最严重的灾害之一,研究突出煤的蠕变特性是认识煤与瓦斯延迟突出机理的重要方向。采用自行研制的突出煤蠕变渗流试验装置,对取自松藻煤矿的煤样进行了突出煤三轴蠕变试验。蠕变试验数据分析表明,突出煤在低于其长期强度载荷条件下表现出一种衰减蠕变特性,在高于其长期强度载荷条件下则表现出非衰减蠕变特性。通过引入能描述非牛顿流体变形特性的粘弹塑性体,结合鲍埃丁-汤姆逊体建立了突出煤粘弹塑性蠕变模型。利用Matlab编程拟合出了模型的相关参数,并根据突出煤的三维蠕变试验结果对蠕变模型进行了验证。试验结果与理论结果对比表明,所提出的突出煤的蠕变模型能有效地反映突出煤各种蠕变阶段的变形特性,尤其是加速蠕变阶段,充分体现了所建立的突出煤粘弹塑性蠕变模型的正确性与合理性。

改进的岩石非线性黏弹塑性蠕变模型及其硬化黏滞系数的修正

基于蠕变过程中的硬化-损伤机制,在对江西东乡铜矿砂质页岩单轴循环加卸载蠕变试验数据分析过程中,提出硬化-损伤效应的时效机制,并基于此对高应力条件下衰减蠕变阶段的黏滞系数(硬化黏滞系数)进行修正;结合定常蠕变阶段的损伤蠕变机制,提出高应力条件下岩石损伤效应的累积-扩散机理,并据此引入以累积损伤蠕变量为判定准则的加速蠕变触发模型(非线性蠕变体)描述岩石的不稳定蠕变特征。在此基础上,引入瞬时塑性元件,与虎克体和黏弹塑性体串联,建立了一个能够完整描述岩石蠕变全过程的非线性黏弹塑性蠕变模型。试验曲线与模型曲线较吻合,说明对高应力下硬化黏滞系数修正的必要性,改进非线性蠕变体的正确性与合理性。

片麻状花岗岩热黏弹塑性损伤蠕变模型及应用研究

随着地下工程开挖深度的增加,高地温和高地应力将导致岩石产生显著的蠕变变形,为保证地下洞室的施工和运行安全,研究温度-应力耦合作用下岩石蠕变力学特性具有十分重要的作用。以新疆齐热哈塔尔水电站引水隧洞高温段的片麻状花岗岩为研究对象,通过不同温度和应力作用的三轴蠕变试验,获得了考虑不同温度影响的片麻状花岗岩的蠕变变形规律。基于蠕变试验成果,提出了考虑热力耦合作用的热黏弹塑性损伤蠕变模型,建立了片麻状花岗岩的热黏弹塑性损伤蠕变本构关系,推导了其一维和三维热黏弹塑性损伤蠕变方程,有效反演获得岩石的蠕变力学参数,揭示出典型高、中、低应力状态下温度对片麻状花岗岩蠕变特性的影响规律,研究成果为工程长期稳定性分析提供了重要理论依据。

考虑滞弹性的蠕变-塑性交互本构模型

基于ＣＣＰ模型和对滞弹性描述的结合，统一考虑了滞弹性、蠕变和塑性耦合．通过对３０４不锈钢高温下的非比例循环加载蠕变响应进行的分析，验证了所用方法的有效性．

岩石试件非线性黏弹塑性蠕变模型研究

蠕变是岩石的重要力学特征之一。根据岩石全过程应力-应变曲线的特征,建立非线性黏弹塑性蠕变模型,并建立了模型的状态方程、本构方程、恒应力状态下的蠕变方程和恒速率应力状态下的蠕变方程。通过引入岩石的流变指数建立的非线性黏弹塑性蠕变模型,较好地反映了岩石试件的3阶段蠕变过程,充分描述岩石加速蠕变特性;同时,得出岩石试件蠕变变形、蠕变速率和蠕变加速度的解析表达式。通过分析,岩石试件在恒应力速率下,只要应力大于岩石的长期强度,岩石试件就进入加速蠕变阶段;而在恒应力下,岩石试件在经过一定时间后才能进入加速蠕变阶段,这一时间的长短与岩石试件的力学性质有关。

岩石试件非线性黏弹塑性蠕变模型分析

建立了非线性黏弹塑性蠕变模型,并建立了模型的本构方程。通过引入岩石的流变指数建立的非线性黏弹塑性蠕变模型,较好地反映了岩石试件的3阶段蠕变过程,充分描述岩石加速蠕变特性;同时,得出岩石试件在恒应力状态下的蠕变变形、蠕变速率和蠕变加速度的解析表达式。通过分析得到:岩石试件在恒应力下,岩石试件在经过一定时间后进入加速蠕变阶段,这一时间的长短与岩石试件的力学性质有关,特别与岩石的流变指数有很大的关系;岩石的流变指数是岩石的一个重要指标,它对岩石蠕变增长快慢程度有着重要的影响,岩石的流变指数越大,岩石越容易进入流变加速阶段,越容易失稳。

多年冻土热弹塑性蠕变本构方程研究

分析了多年冻土在温度作用下的热弹塑性蠕变力学特性,以塑性增量理论为基础,推导了温度作用下多年冻土热弹塑性蠕变力学特性的本构方程。推导中,不计塑性变形与蠕变的耦合效应,将蠕变应变作为初应变放入本构方程,最后导出了带有初应变和初应力形式的增量本构方程。

镁合金塑性-蠕变交互作用的损伤本构模型

基于简单机械模型并合理地定义广义时间标度,得到了描述塑性-蠕变交互作用的统一型本构方程.在此基础上,采用Gurson模型考虑了镁合金在铸造过程中及由二相粒子脱落等所造成的孔洞型损伤,建立了基于含球形孔洞的有限体积球体的损伤模型,由此建立了混合强化材料的损伤演化.利用所建立的描述损伤本构模型和损伤演化,分析了镁合金在循环载荷作用下的响应特性,取得了与实验相吻合的结果.

异种耐热钢焊接接头低塑性蠕变失效力学因素的研究

用有限元法计算了异种耐热钢接头邻近焊缝界面低强度材料区的蠕变应变分布，建立了蠕变拘束区（ＣＲＺ）应力三轴度（σ＿ａｖ／σ）与蠕变应变速率的比值（εｗ／εｂ）之间的数学关系模型，并通过蠕变断裂试验证明了数学模型的正确性。理论分析和试验结果表明，焊缝界面低强度材料蠕变拘束区的应力三轴度是接头发生低塑性蠕变失效的主要力学因素。

冻土桩基热弹塑性——蠕变有限元分析

根据桩土共同作用的工作特性,引入非线性接触单元将冻土地基的热弹塑性蠕变非线性有限元计算模型与混凝土桩联系起来,建立冻土区桩土共同作用的热弹塑性蠕变非线性有限元计算模型,计算结果与实测比较表明,该计算模型能较好地体现桩冻土共同工作性能。

对井内岩石变形与塑性蠕变地层的思考

在油气井钻井、完井、开采中经常遇到塑性蠕变地层,塑性蠕变地层蠕变是井壁失稳、套管损坏的最重要的因素之一。由于塑性蠕变地层种类繁多,特点各异,研究方法也不相同,分类研究更有针对性,但分类研究得出的结论极难推广到其它类型;统一研究结论更易推广,但统一研究不易找到统一的塑性蠕变地层的本质特征,所以现在尚无塑性蠕变地层的比较严格的定义。文章介绍了不同于地面材料的井下岩石受力特点、稳定变形特点、蠕变过程和特征,尝试给出了统一描述塑性蠕变地层的定义,并对蠕变地层意义进行了推广。

焊接再热裂纹的短时蠕变试验研究

选取１２Ｎ１３ＣｒＭｏＶ，Ｗｔ－６２ＣＦ两种低合金钢，在Ｇｌｅｅｂｌｅ－１５００模拟机上，进行焊接热循环模拟的同时施加不同应变，然后用短期蠕变试验测定断裂时间和蠕变塑性来评定再热裂纹倾向。研究表明，焊接应变促使粗晶区塑性下降，显微观察发现，热应变促使碳化物析出。并就试验方法进行了讨论，认为蠕变塑性较断裂时间更能反映再热裂纹敏感性。

深埋大变形隧道炭质板岩蠕变特性试验

针对深埋隧道中厚层炭质板岩蠕变特性,进行三轴压缩强度试验与三轴蠕变试验,建立能反映时间损伤的炭质板岩蠕变模型,进而为后续的深埋隧道时空效应分析提供蠕变模型与参数。结果表明,炭质板岩峰值强度较高,峰后出现应变软化,破坏时出现明显剪切破裂面。蠕变试验显示,随着加载应力水平提高,轴向与侧向均出现衰减蠕变、稳态蠕变及加速蠕变,侧向与轴向应变之间的关系由近似线性增加趋于破坏应力水平时的非线性增加。轴向蠕变存在起始应力阈值,约为同围压下瞬时抗压强度的60%,侧向蠕变起始应力阈值约为轴向的50%,侧向加速蠕变比轴向加速蠕变发生略早。在Burgers模型中引入反映力学参数随时间损伤劣化的损伤因子,建立了变参数Burgers蠕变损伤模型,损伤蠕变模型对试验数据的拟合效果优于定常Burgers模型。将变参数Burgers蠕变损伤模型串联一个由非线性黏壶与塑性元件并联而成的非线性粘塑性体,建立了非线性粘弹塑性蠕变损伤模型,该模型较好的描述了炭质板岩的加速蠕变,可用于后续的隧道大变形时空效应分析。

人工制备遗址土非线性蠕变本构模型研究

通过三轴蠕变试验,研究了糯米浆掺入量对人工制备遗址土三轴蠕变特性的影响。试验结果表明,在添加了一定量的糯米浆后,人工制备遗址土三轴蠕变量明显减小,稳定时间增长。随着添加糯米浆质量的增加,人工制备遗址土的蠕变量呈现出先减小后增大的趋势,在土与糯米浆质量比为90∶10时,蠕变量达到最小。人工制备遗址土三轴蠕变具有明显的非线性,时间越长,非线性越强。将总的变形分解为线性黏弹性变形、线性黏塑性变形和非线性黏塑性变形,利用模型理论描述其线性应变部分,非线性部分采用经验公式,建立了适合人工制备遗址土三轴蠕变特性的非线性半经验半理论黏弹塑性蠕变本构模型。该模型能较好的描述人工制备遗址土三轴蠕变特性,此非线性蠕变模型以元件模型为骨架,经验公式是对理论模型的非线性修正,具有较高的适用性。

基于统计损伤原理的岩石加速蠕变模型研究

针对现有蠕变理论模型无法较好地描述岩石黏塑性阶段的加速蠕变特性及如何确定岩石加速蠕变阶段的启动条件等问题,对取自阜新恒大煤矿深部围岩开展了室内三轴蠕变试验,分析了岩石在蠕变变形规律。为了使建立的模型不仅较好地描述岩石蠕变特性,也可以较好与经典蠕变曲线各阶段相对应,通过经典的蠕变变形示意定义了各个分段临界点的指标,进而建立了一种考虑加速蠕变变形的新型岩石黏弹塑性蠕变模型。结果表明:在考虑岩土类内部缺陷发育的基础上,采用统计损伤理论来构建岩石加速蠕变模型,使得试验曲线也与模型曲线具有良好的吻合度,说明了基于统计损伤原理建立的岩石加速蠕变模型,来反映岩石蠕变全过程曲线是正确的;这也证明了采用统计损伤变量和经典蠕变曲线定义的临界点指标的正确性。岩石蠕变加载过程也是一种岩石内部微元体损伤破坏的过程,在材料微观结构上表现为不可逆性。通过将蠕变曲线分阶段,来定义分段临界点的损伤变量的表达形式,结合统计损伤理论和Perzyna黏塑性模型,对传统的西原体模型进行适当的改进,建立非线性蠕变损伤模型,从而更好地体现了损伤受岩石内部应力应变状态影响和损伤演化规律。

基于模型理论和遗传蠕变理论的改良膨胀土非线性流变研究

为研究膨胀土非线性流变,取水泥改良膨胀土样进行长期一维压缩试验,得到了改良膨胀土在不同应力水平下的应力-应变等时曲线簇。将曲线反映的非线性流变分解为线性黏弹性蠕变变形、线性黏塑性蠕变变形和非线性黏塑性蠕变变形三部分。基于模型理论和遗传蠕变理论建立了各部分流变模型,其中在线性黏弹性蠕变变形和线性黏塑性蠕变变形部分采用模型理论建立元件模型,在非线性黏塑性蠕变变形部分运用遗传蠕变理论建立积分蠕变方程,结合试验数据拟合出材料和方程参数,用该模型得到的蠕变曲线与实测结果能较好吻合。

大埋深隧洞泥质粉砂岩的三轴蠕变试验与理论分析

为揭示滇中引水工程香炉山隧洞围岩的非线性蠕变力学特性,对大埋深香炉山隧洞深度1 km处T_(3)sn泥质粉砂岩开展室内三轴蠕变试验,根据试验结果分析不同应力水平下岩样轴向应变随时间的变化规律。通过对试验曲线进行模型辨识,引入开关元件,并与Burgers模型结合形成修正的Burgers模型,将修正的Burgers模型与新提出的非线性黏塑性体串联最终形成非线性黏弹塑性蠕变模型(NVEPB蠕变模型)。通过对NVEPB蠕变模型的本构方程进行Laplace变换,推导NVEPB蠕变模型的一维蠕变方程。通过引入塑性力学知识并结合假设条件,获得NVEPB蠕变模型的三维蠕变方程和常规三轴应力状态下的蠕变方程。借助Origin平台,将NVEPB蠕变模型在常规三轴应力状态下的蠕变方程编程并嵌入其内置的非线性拟合模块,实现蠕变方程的二次开发。通过Origin平台的Levenberg-Marquardt非线性最小二乘法反演获得模型的蠕变力学参数,并将反演拟合计算结果与蠕变试验结果进行对比分析。研究结果表明:NVEPB蠕变模型的拟合曲线和蠕变试验结果高度吻合,拟合系数均在0.94以上,较好地揭示了滇中引水大埋深隧洞围岩的非线性蠕变力学特性。