断层带爆炸裂隙区范围及裂纹扩展长度的研究

常用求算岩石内爆炸裂隙区半径的计算公式中忽略了冲击波的作用、粉碎区的存在以及爆生气体的准静态作用。本文对该公式进行修正后并引入断层带应力波衰减指数α,并对应力波损伤后的裂隙区的扩展长度进行分析计算,从而得出:考虑“预损伤”作用时的爆炸裂纹长度大于不考虑“预损伤”情况下的裂纹长度。

基于图像处理的疲劳裂纹扩展长度在线测量方法

为了在金属疲劳裂纹扩展试验中采用直观、准确、可靠的方法获得高精度裂纹长度尺寸,提出了基于图像处理技术的疲劳裂纹扩展长度在线测量方法。首先,采用大尺寸黑白全帧面阵CCD和微距显微镜头对疲劳裂纹扩展过程中的图像进行采集,分析疲劳裂纹的图像形态特征,采用亚像素边缘定位方法对预制裂纹边缘进行检测,求出疲劳裂纹起点位置。然后,对裂纹扩展区域进行图像子区划分,对图像子区采用基于灰度统计数据的自适应分割方法进行裂纹分割,采用单区域增长算法进行二值化裂纹图像连接得到裂纹主干。最后,进行了系统标定和疲劳裂纹长度在线测量试验。试验结果表明:本方法测量精度高、抗干扰能力强、数据稳定可靠,裂纹长度测量精度为0.03mm,满足裂纹扩展试验国际标准的要求。

试谈浅孔断裂控制爆破裂纹扩展的长度

本文分析了当前炮孔爆裂纹扩展长度理论计算方法和现状，介绍了采用高速转镜分幅相机和美国爱泰宝相机记录岩石与国体介质爆破裂纹扩展长度实验的结果，列举了不同爆破方法的裂纹扩展长度及其爱影响的因素，推荐算炮孔径爆破向裂纹生成数量的计算公式和实验结论。

填充天然橡胶材料裂纹扩展模型的建模方法

填充天然橡胶材料疲劳裂纹扩模型是指裂纹扩展速率与撕裂能峰值之间的关系,它是用于橡胶减振元件疲劳寿命预测的重要模型。在裂纹扩展试验得到的填充天然橡胶材料裂纹扩展长度与循环次数的数据中,由于橡胶的应力软化现象,试验后期的部分数据不可用。为此,建立了数据处理方法,获得有效的裂纹扩展长度与循环次数数据。基于单轴拉伸载荷下填充天然橡胶材料最大应变能密度与最大应变满足幂函数关系的假设,建立了变幅加载工况下裂纹扩展长度与循环次数的数学模型和识别其模型参数的优化方法。在建立的裂纹扩展长度与循环次数模型的基础上,建立了裂纹扩展速率与撕裂能峰值关系的模型和确定模型中参数的数值方法。利用一组哑铃型试片的疲劳寿命实测数据,对建立的裂纹扩展速率模型进行了验证,证明了所建立模型的正确性。

用非线性回归方法求解随机载荷作用下裂纹扩展分布函数

根据随机载荷作用下起重机主梁的疲劳实验所得疲劳裂纹扩展数据,进行相关性分析,采用非线性回归分析的方法求得裂纹的扩展分布函数。提出了一些裂纹的扩展分布属于指数分布的曲线模型,并予以分析。

循环弯曲荷载作用下UHPC疲劳裂纹扩展行为研究

为了表征UHPC疲劳裂缝扩展行为,通过数字图像相关法(DIC),定量分析了不同体积掺量钢纤维对UHPC在不同应力水平下裂纹口张开位移、裂纹尖端应变和裂纹扩展长度的演变规律。试验结果表明:光滑、连续的对数函数,可以表征演化裂纹长度与加载循环次数之间的关系。根据对数函数的一阶导数确定了不同UHPC试样的裂纹扩展速率。在含有0.5%纤维体积分数(V_(f))的UHPC中发现约20 mm的临界裂纹长度,而在0.80、0.75、0.70和0.65的应力水平下,其他试样(V_(f)=1.0%、1.5%和2.0%)的临界裂纹长度接近60 mm。通过DIC获得了应变图,在纤维体积分数分别为0.5%和1.0%的UHPC试样中,沿y方向的裂纹扩展没有明显变化,而含有纤维体积分数为1.5%和2.0%的试样中,应变倾向于45°的裂纹发展。随着应力水平的降低和钢纤维钢筋含量的增加,裂纹扩展稳定阶段的裂纹扩展速率降低,可为提高疲劳寿命提供有效手段。

不同参数组合下纵肋顶板焊趾处裂纹扩展变化规律分析

疲劳荷载作用下,正交异性钢桥面板纵肋顶板焊趾处易产生疲劳裂纹。通过寻找焊趾处裂纹变化规律,可以预测裂纹扩展情况,不同结构参数组合下焊趾处裂纹变化规律会存在一定差异。文章通过建立纵肋顶板焊接细节的试件有限元模型,提取焊趾处裂纹扩展长度和裂纹扩展深度,分析应力幅大小、熔透率和顶板厚度等参数对焊趾处裂纹变化规律的影响。结果表明:应力幅和熔透率大小对裂纹变化规律不会产生影响,而顶板厚度对裂纹变化规律会产生一定的影响,但最大差别仅为1%。根据焊趾处裂纹扩展规律变化曲线,提取了焊趾处裂纹扩展规律代表曲线。

数字图像相关法测定岩石Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹应力强度因子

提出了一种通过数字图像相关方法测定岩石Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹尖端位置和应力强度因子的试验方法。试验通过数字图像相关方法测定裂纹尖端区域位移场数据,将位移场数据带入极坐标系下位移场方程,计算裂纹尖端位置和应力强度因子。试验结果表明:采用该方法可以准确的测定岩石Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹应力强度因子、裂纹尖端位置及裂纹扩展长度,解决了以往研究方法因不能准确测定裂纹尖端位置和扩展方向,而无法准确测定岩石应力强度因子的难题。

钛合金Ⅰ型裂纹应力强度因子测试的实验研究

采用疲劳裂纹预制机对含Ⅰ型缺口的TC4合金试件预制裂纹,通过数字图像相关方法观测试件在三点弯曲加载条件下裂纹的扩展过程及裂尖区域的位移场,将位移场数据带入裂尖位移场方程,计算裂尖位置和应力强度因子。结果表明,采用该方法可以准确测定钛合金的Ⅰ型裂纹应力强度因子、裂尖位置及裂纹扩展长度。该方法解决了以往研究中因不能准确测定裂纹尖端位置,而无法准确测定钛合金Ⅰ型裂纹应力强度因子的难题。

不同重复加载频率下老化沥青混凝土开裂性能

基于数字散斑技术,该文以沥青混凝土在重复加载下裂纹扩展为研究对象,从宏、细观角度分析4种沥青混凝土在不同老化条件、加载频率下的裂纹扩展机理。通过分析裂纹长度扩展速率、损伤因子可知:掺加玄武岩纤维的沥青混凝土小梁试件可延缓裂缝扩展进入失稳发展阶段,从而提高沥青混凝土的使用寿命;老化作用促使沥青混凝土加速进入裂纹长度扩展速率失稳点,且将该点提前4%~5%;5 Hz、10 Hz、15 Hz重复加载下沥青混凝土小梁试件的损伤因子均呈非线性递增趋势,但在相同加载次数、5 Hz加载循环下小梁试件的损伤因子高于10 Hz、15 Hz,故5 Hz重复加载对沥青混凝土的损伤更大。

爆炸应力波的破岩特征及其能量分布研究

通过对岩体内炸药爆炸产生应力波破岩特征分析 ,得出了更为精确的应力波作用下裂隙区半径计算公式 ,同时对岩体内的原生裂纹及爆炸应力波损伤作用下的爆生裂纹的最终扩展长度进行研究。并利用实验室模型试验和ADINA计算程序对岩体内应力波能的数值进行计算分析 ,得出当小抵抗线大孔距时 ,岩体内应力波能分配较均匀 。

数字散斑相关方法测定岩石Ⅰ型应力强度因子

提出一种通过数字散斑相关方法测定岩石I型裂纹尖端位置和应力强度因子的试验方法。采用数字散斑相关方法观测三点弯曲加载条件下,含Ⅰ型预制裂纹的花岗岩半圆盘试件裂尖区域的位移场,采用牛顿-辛普森方法求解含未知参量的非线性位移场方程组,计算裂尖位置和应力强度因子。研究结果表明,采用该方法可以准确测定岩石I型应力强度因子、裂尖位置及裂纹扩展长度,揭示岩石断裂及裂纹扩展的演化特征。该方法解决以往研究中因不能准确测定裂纹尖端位置,而无法计算岩石断裂参数的难题。

基于应变测量的桅杆结构拉耳焊缝损伤识别

基于桅杆结构拉耳表面应变对其焊缝裂纹扩展长度的敏感度分析,提出了桅杆结构拉耳焊缝损伤的两级模糊模式识别方法,并通过试验研究进行验证。采用有限元模拟建立了拉耳索力-关键点应变-焊缝裂纹扩展长度的模糊模式库;对16个不同裂纹长度的拉耳模型进行试验,以实测拉耳表面关键点应变为待识别样本,采用模糊模式识别方法对索力及焊缝裂纹扩展长度进行分步识别。结果表明:模糊数据库中的模拟数据能够反映拉耳的实际受力状态,识别焊缝裂纹扩展长度与实际裂纹长度具有较好的吻合度;对于不同索力及裂纹长度,识别焊缝裂纹扩展长度的误差在1mm之内,最大隶属度均大于0.8,识别峰值明显;该识别技术具有可行性,是实现桅杆结构损伤智能识别的一种有效手段。

确定切槽爆破参数的试爆法

切槽爆破技术利用断裂力学的切槽理论将光面爆破技术向前大大推进一步。其实质就是将光面爆破圆形孔受力面结构改为带锥形刻槽的受力面结构,从而使爆破裂面只沿预定的方向发展,而周围岩体免遭损伤,应用于料石开采中

微电子封装界面强度的复合模式弯曲测试

设计了一种复合模式界面开裂测试装置,通过改变加载臂长来实现作用在试样裂纹尖端的不同应力模式。以试验测得的临界载荷及对应位移、裂纹扩展长度为条件,建立与测试装置对应的有限元模型,计算裂纹尖端模式角及在此模式角下的临界能量释放率。结果表明,装置所测试的模式角为7°～78°,以此为参数,可预测微电子封装界面强度。

胶接结构的耐久性研究

通过楔子试验对胶接结构的耐久性进行研究,探讨了偶联剂使用与否、固化条件、铝板表面处理方式等因素对试件胶接性能的影响,以获得复合材料胶接修理铝合金结构较理想的表面处理工艺。研究结果表明:采用涂偶联剂、加热加压固化、铝板表面喷砂等工艺可在一定程度上提高胶接结构的强度和耐久性。因此在实际的胶接修理中,建议将金属表面作喷砂处理,涂胶前使用偶联剂,并采用加热加压的固化方式。

危岩稳定性计算新方法

危岩稳定性计算在实际工程勘察设计中地位突出,该文在分析前人研究成果的基础之上,认为危岩体失稳破坏源自主控结构面内裂纹的扩展延伸,基于此思想,构建了压剪应力状态下裂纹扩展长度计算式,进而提出了计算危岩稳定性的一种新方法以及判别危岩稳定性的一个新指标。研究成果为危岩稳定性的计算打开了新思路,有一定的理论和实际工程意义。

基于数字散斑相关方法测定Ⅰ型裂纹应力强度因子

提出了一种通过数字散斑相关方法测定金属材料Ⅰ型裂纹尖端位置和应力强度因子的实验方法。实验采用疲劳试验机对含Ⅰ型缺口的Cr12MoV钢试件预制裂纹,通过数字散斑相关方法测试试件在三点弯曲加载条件下裂纹的扩展过程及裂尖区域的位移场。将位移场数据代入裂尖位移场方程组,采用牛顿-拉普森方法求解含未知参量的裂尖非线性位移场方程组,计算裂尖位置和应力强度因子。实验结果表明,采用该方法可以准确地测定金属材料Ⅰ型裂纹应力强度因子、裂尖位置及裂纹扩展长度,解决了以往研究中因不能准确测定裂纹尖端位置,而无法准确计算Ⅰ型裂纹裂尖断裂参数的难题,揭示了金属材料裂纹扩展过程中应力强度因子演化特征。

锌漆薄膜/钢基底系统界面断裂韧性的试验与模拟

以锌漆薄膜与304不锈钢基底之间的界面裂纹为研究对象,采用声发射与显微镜实时检测技术与三点弯曲试验相结合的方法,测量了锌漆涂层的界面断裂韧性。同时将界面裂纹长度的有限元模拟结果和实验结果相比较,结果较为吻合。通过ABAQUS有限元模拟发现,界面断裂韧性与多种影响因素有关,界面裂纹扩展长度随薄膜厚度和外荷载的增加而增加,随界面断裂韧性和薄膜弹性模量的增大而减小,而泊松比对其影响不大。