細觀
- 復(fù)合固體推進劑細觀損傷演化研究進展
的力學響應(yīng)規(guī)律;細觀尺度上,主要研究推進劑空穴、脫濕和微裂紋等缺陷的損傷演化規(guī)律;微觀尺度上,主要研究原子或分子間相互作用對推進劑力學性能的影響機制。20世紀末,基于連續(xù)介質(zhì)力學和材料科學衍生出了細觀力學,其本質(zhì)為利用多尺度的連續(xù)介質(zhì)力學理論和方法替代傳統(tǒng)力學理論研究材料細觀結(jié)構(gòu)與宏觀力學性能之間的關(guān)系,預(yù)測材料性能。經(jīng)過二十多年發(fā)展,基于細觀力學發(fā)展的細觀損傷研究已能成功解決多種復(fù)合材料的斷裂損傷和破壞問題。細觀損傷一般指材料內(nèi)部產(chǎn)生了影響材料局部性能的
火炸藥學報 2023年12期2024-01-11
- 三軸壓縮下巖石的宏細觀蠕變損傷演化研究
過程,許多學者從細觀角度進行研究,Bhat等[4]建立了細觀模型,描述了水飽和巖石的宏觀蠕變特性。本研究進一步從細觀力學角度出發(fā),考慮微裂隙之間的相互作用,利用Taylor介質(zhì)法求得有效模量,建立一個用細觀參量反映宏觀力學行為的宏細觀損傷模型,求得微裂紋尖端的應(yīng)力強度因子及細觀蠕變關(guān)系式,分析微裂紋擴展規(guī)律及巖石蠕變特性。1 宏細觀力學分析1.1 細觀力學模型巖石材料受外載荷作用發(fā)生變形或逐漸產(chǎn)生破壞,反映在細觀結(jié)構(gòu)上即巖石內(nèi)部含有的初始缺陷(微裂紋、微孔
黑龍江科學 2023年20期2023-11-10
- 基于離散元的復(fù)合巖體結(jié)構(gòu)面宏細觀參數(shù)響應(yīng)特征
元軟件PFC中的細觀參數(shù)與巖體的宏觀參數(shù)不對應(yīng),增加了高效且準確獲取數(shù)值參數(shù)的難度。因此,PFC中細觀參數(shù)的校核問題一直困擾著學者們,究其原因在于,宏細觀參數(shù)響應(yīng)關(guān)系不清晰,尤其是針對復(fù)合巖體結(jié)構(gòu)面的PFC細觀參數(shù)校核方法鮮見報道。PFC的手冊中給出了經(jīng)典的試錯法,可按照一定的步驟通過不斷嘗試的方法進行參數(shù)校核,然而該過程較為繁瑣,且浪費時間。本文首先探討基于復(fù)合巖體結(jié)構(gòu)面的PFC宏細觀參數(shù)響應(yīng)特征,然后在試錯法的基礎(chǔ)上提出針對復(fù)合巖體結(jié)構(gòu)面的PFC細觀參
人民長江 2023年10期2023-10-24
- 邊坡穩(wěn)定性強度折減顆粒離散元法分析的細觀參數(shù)標定策略
賦予顆粒一系列的細觀參數(shù)模擬巖土體，應(yīng)用強度折減顆粒離散元法評價邊坡穩(wěn)定性時，如何快速調(diào)整顆粒細觀參數(shù)取值以對應(yīng)巖土體抗剪強度折減的問題，仍有待解決[9]。針對給定的抗剪強度值，采用雙軸壓縮等數(shù)值試驗?zāi)Ｐ停貜?fù)調(diào)整顆粒細觀參數(shù)取值，使得數(shù)值試驗測定的抗剪強度與給定值相符，是運用較廣的顆粒離散元細觀參數(shù)標定手段，稱為試錯法[10]，但其存在費時費力、盲目性大和精確度低等局限[11]。執(zhí)行強度折減法時，抗剪強度將經(jīng)歷多次折減，相應(yīng)地需要多次標定細觀參數(shù)，試錯法
工程科學與技術(shù) 2023年5期2023-10-12
- 基于改進BP 算法的巖石宏細觀參數(shù)輕量化分析方法
巖土大變形，可在細觀尺度再現(xiàn)巖石中裂紋的萌生、擴展及匯合過程，是研究巖石損傷與破壞機理的有效數(shù)值手段和重要理論突破.選擇合理可靠的輸入?yún)?shù)是準確進行數(shù)值模擬的前提，因此PFC 細觀參數(shù)標定問題一直以來都是巖土工程數(shù)值模擬中的熱點與難點，大量的細觀參數(shù)使得其成為復(fù)雜的高維非線性問題，導致計算成本過高，模型可解釋性不足等缺陷，限制了PFC 數(shù)值模擬方法的應(yīng)用與發(fā)展.因此在研究時對冗余的細觀變量進行合理剔除，化繁為簡，尋找一種精度高、變量少且易于計算和解釋的輕量
湖南大學學報（自然科學版） 2023年9期2023-10-08
- 層狀巖體PFC模擬的細觀參數(shù)分析
體［1-2］。從細觀力學角度來講，巖石的損傷、擴容、變形、塑性屈服等均是由于微裂縫的成核和增大及其聚集而生成細觀裂紋和裂紋的擴展與演化［3-5］。因此若能從細觀力學角度來分析，并充分考慮巖體的非均質(zhì)性，建立一種簡單直接的數(shù)值模型來進行分析橫觀各向同性巖體的變形，破壞方式及其本構(gòu)模型，這對橫觀各向同性邊坡穩(wěn)定分析、巖體地下工程及地下能源開采與儲存均具有重要意義。隨著數(shù)值理論及計算軟件的發(fā)展，PFC2D（Particle Flow Code2D）在巖體細觀研究
河南科技 2023年1期2023-02-11
- 混凝土跨尺度損傷開裂自適應(yīng)宏細觀遞進分析方法
觀裂縫的形成源于細觀裂紋的萌生、擴展、集聚和貫通[1],而混凝土在細觀尺度上復(fù)雜的隨機非均勻材料結(jié)構(gòu)以及各細觀組分 (粗骨料、砂漿及界面過渡區(qū)) 差異明顯的力學特性是這一現(xiàn)象的主要致因[2-3].因此,在單一宏觀尺度下無法準確模擬混凝土損傷開裂的跨尺度演化過程[4].計算多尺度方法是在分析中考慮2種或2種以上空間尺度,并以相對較低的計算代價獲取較高精度分析結(jié)果的復(fù)合材料現(xiàn)代計算分析方法[5],主要分為協(xié)同多尺度方法[6-8]和遞進多尺度方法[9-10]兩類
東南大學學報（自然科學版） 2022年6期2023-01-05
- 基于細觀尺度瀝青混合料二維建模方法及數(shù)值模擬
各瀝青混合料進行細觀力學性能分析，需獲取各瀝青混合料的細觀結(jié)構(gòu)。如何簡單、快捷、有效地獲取瀝青混合料細觀結(jié)構(gòu)特征，已成為瀝青路面技術(shù)領(lǐng)域重要研究方向之一。通過CT 無損掃描技術(shù)與數(shù)字圖像處理技術(shù)（DIP）相結(jié)合來觀測AC-13C 及其細觀組分的等效基體的細觀結(jié)構(gòu)，不僅為了分析各混合料的細觀結(jié)構(gòu)，更深一層的意義在于從細觀角度來分析AC-13C 及其等效基體的應(yīng)力集中過程，以及分析AC-13C 及等效基體在細觀特征下應(yīng)力應(yīng)變的演化規(guī)律，達到分析瀝青混合料在細觀
廣東建材 2022年8期2022-09-13
- 橫觀各向同性巖體平直-光滑節(jié)理雙模型細觀參數(shù)聯(lián)合標定方法
觸本構(gòu)模型，導致細觀參數(shù)與真實材料的宏觀參數(shù)不直接對應(yīng)，為獲得理想的宏觀參數(shù)必須標定模型輸入的細觀參數(shù)[4-5]。橫觀各向同性巖體采用PFC 進行模擬時通常被看作含平行節(jié)理的巖體，建模時采用生成巖石后再嵌入節(jié)理的方法[6-7]。傳統(tǒng)嵌入節(jié)理采用降低節(jié)理區(qū)域黏結(jié)強度或去除黏結(jié)實現(xiàn)[8-10]，但是在節(jié)理滑動過程中顆粒相互阻擋，存在微觀尺度的粗糙問題；光滑節(jié)理模型(SJM)設(shè)置平行于節(jié)理的平面，允許顆粒相互重疊或通過，從而解決了該問題[11]。目前，橫觀各向同
中南大學學報（自然科學版） 2022年6期2022-08-01
- 大骨料混凝土應(yīng)變局部化中不同粒級粗骨料的作用效應(yīng)
應(yīng)力逐漸減小。在細觀尺度上，一般將混凝土視為由粗骨料(粒徑大于5 mm)、砂漿以及兩者之間的界面過渡區(qū)(interfacial transition zone,ITZ)組成的三相復(fù)合材料[3]。由于隨機分布在砂漿基體中的粗骨料具有不同的粒徑、形狀、級配和含量，導致混凝土的真實細觀(材料)結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜[4]?；炷灵_裂破壞本質(zhì)上屬于多尺度現(xiàn)象，是細觀裂紋不斷萌生、擴展、集聚和貫通的結(jié)果[5-7]。在軟化階段，隨著應(yīng)力的減小，非彈性應(yīng)變逐漸集中于局部區(qū)域，并導
水資源與水工程學報 2022年3期2022-07-01
- 基于真實細觀結(jié)構(gòu)的FFT數(shù)值方法對巖石材料非線性力學行為的研究
,其內(nèi)部包含許多細觀結(jié)構(gòu),如礦物夾雜、微裂隙和微孔洞等[1-2]。 這些細觀結(jié)構(gòu)特征改變了巖石的局部應(yīng)力分布,進而影響其宏觀力學行為和破壞過程[3]。因此,在研究巖石的宏觀力學問題時,必須考慮其細觀結(jié)構(gòu)的影響。 由于巖石的細觀結(jié)構(gòu)具有很大的隨機性,而且不容易觀測,因此很難通過實驗直接建立巖石細觀結(jié)構(gòu)與宏觀力學性能的聯(lián)系。 通過數(shù)值模擬分析巖石細觀結(jié)構(gòu)與其宏觀力學性能的聯(lián)系已經(jīng)成為一種趨勢[4-5]。目前,數(shù)值方法被廣泛應(yīng)用于研究巖石宏觀性能和細觀結(jié)構(gòu)之間的
礦業(yè)科學學報 2022年4期2022-06-15
- 基于雙重網(wǎng)格的混凝土自適應(yīng)宏細觀協(xié)同有限元分析方法
性材料[1]，在細觀尺度上，通常被視為由(粗)骨料、砂漿及兩者之間的界面過渡區(qū)(Interfacial Transition Zone,ITZ)構(gòu)成的三相非均勻復(fù)合材料[2 ? 4]。雖然在彈性階段，可將混凝土作為均勻材料并采用宏觀本構(gòu)模型描述其受力變形行為[5]，但在損傷開裂階段，基于“均勻性”假定的宏觀本構(gòu)模型難以準確描述混凝土復(fù)雜的非線性力學行為[6]，主要原因是混凝土的損傷開裂演化與其細觀材料結(jié)構(gòu)直接相關(guān)，表現(xiàn)出明顯的隨機、非均勻、局部化與跨尺度特
工程力學 2022年4期2022-04-09
- 混凝土缺陷細觀多尺度研究
驗技術(shù)沒有考慮到細觀結(jié)構(gòu)問題，難以精確地研究混凝土細觀力學性能，包括裂紋擴展[5-6]、損傷[7]以及尺寸效應(yīng)[8]。大型電子計算機的出現(xiàn)，為研究混凝土細觀結(jié)構(gòu)對混凝土材料破壞、細觀裂縫發(fā)展與宏觀力學性能之間的關(guān)系提供了計算條件[9]。.Skar yński等[10]利用 X 射線研究了缺口混凝土的裂縫寬度、長度、高度和形狀；袁則循等[11]應(yīng)用 ICT 技術(shù)、數(shù)字散斑技術(shù)揭示混凝土試件內(nèi)局部產(chǎn)生及發(fā)展過程；蘇林王等[12]利用CT掃描獲取混凝土內(nèi)部的缺陷
沈陽建筑大學學報（自然科學版） 2022年1期2022-03-13
- 采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和Burgers模型的細觀參數(shù)標定
rgers模型的細觀參數(shù)標定王洪波，馬 哲，烏蘭圖雅，樊志鵬，王春光（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學機電工程學院，呼和浩特 010018）PFC軟件作為一款成熟的離散元分析軟件，由于在處理連續(xù)與非連續(xù)介質(zhì)方面的出色表現(xiàn)，得到了廣泛的應(yīng)用。但PFC軟件所需要的細觀參數(shù)均需要采用室內(nèi)試驗數(shù)據(jù)通過試錯法反復(fù)調(diào)試才能獲得，效率低、盲目性高，嚴重影響后續(xù)試驗數(shù)據(jù)，因此需要細觀參數(shù)校準方法標定PFC。該研究以玉米秸稈顆粒的單軸蠕變試驗為基礎(chǔ)，結(jié)合離散元軟件PFC 2D，通過正交試驗多
農(nóng)業(yè)工程學報 2022年23期2022-03-10
- 含孔軟煤試樣破壞過程的細觀裂紋損傷演化機制
[1]。因此，從細觀力學角度聯(lián)系宏觀斷裂力學機制展開對煤巖受力變形和損傷演化這一復(fù)雜的物理力學過程進行研究，來解釋孔周漏氣通道形成過程以及抽采鉆孔宏觀破壞失穩(wěn)機制。長期以來，國內(nèi)外很多學者，深入探討了含孔軟煤試樣中的裂紋出現(xiàn)的狀態(tài)[2-3]、裂紋起裂[4]、擴展規(guī)律[5]、孔周變形[6]等一些問題，從理論和模型試驗研究了含孔軟煤試樣的損傷變形演化機制，并且取得了大量的研究成果。但是由于理論模型的不成熟，關(guān)于含孔軟煤試樣微裂紋結(jié)構(gòu)演化損傷變形的研究主要還是通
煤炭科學技術(shù) 2021年12期2022-01-13
- 考慮斷裂韌度的PFC3D細觀參數(shù)標定新方法
三維多裂紋擴展的細觀機理，因此，數(shù)值模擬成為一種分析含裂隙巖石的力學性能和破壞機理的新途徑。目前，數(shù)值模擬方法主要有連續(xù)介質(zhì)方法(有限元、擴展有限元、邊界元、流行元等)和非連續(xù)介質(zhì)方法(塊狀離散元、顆粒流離散元等)。傳統(tǒng)的連續(xù)介質(zhì)方法(如有限元)[1]由于存在網(wǎng)格的重劃分和裂紋尖端的奇異性等問題，在處理裂隙起裂和延伸時具有一定的局限性。非連續(xù)介質(zhì)方法(如顆粒流離散元)[2]將系統(tǒng)理想化為一系列分離單元(單元在接觸點處黏結(jié))，以單元間接觸的破壞直接表達損傷，
中南大學學報（自然科學版） 2021年8期2021-09-26
- 細觀骨料模擬在混凝土路面中的應(yīng)用
君摘 要：混凝土細觀模型相對于宏觀模型更能準確地反映出混凝土路面的力學性能。本文利用蒙特卡羅隨機抽樣原理生成不規(guī)則混凝土骨料的模型，將生成的骨料模型充填于混凝土中，建立三維三相混凝土細觀骨料模型;運用LS-DYNA軟件對細觀混凝土骨料進行低速沖擊仿真模擬，探究混凝土路面受沖擊載荷作用下的破壞方式及裂紋擴展情況。關(guān)鍵詞：細觀;骨料;沖擊;LS-DYNA仿真模擬中圖分類號：U414文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）12-0093-04App
河南科技 2021年12期2021-09-13
- 基于子結(jié)構(gòu)法的多層級結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化
結(jié)構(gòu)在宏觀層級和細觀(或微觀)層級的并行優(yōu)化，在宏觀層級優(yōu)化多孔結(jié)構(gòu)的空間分布，在細觀層級優(yōu)化多孔結(jié)構(gòu)的拓撲構(gòu)型。多孔結(jié)構(gòu)細觀拓撲構(gòu)型決定了其宏觀的等效屬性，會影響宏觀層級的結(jié)構(gòu)優(yōu)化；反之，宏觀結(jié)構(gòu)及邊界條件會影響細觀多孔結(jié)構(gòu)的拓撲構(gòu)型。由此，兩個層級的并行優(yōu)化可以提高材料利用率，提高周期性多孔結(jié)構(gòu)在特定載荷工況下的力學性能。多層級拓撲優(yōu)化是一種從不同層級空間對結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的拓撲優(yōu)化方法，有利于擴大設(shè)計空間，為結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計提供廣闊的思路和全新的挑戰(zhàn)[1]
中國機械工程 2021年16期2021-08-26
- 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和平直節(jié)理接觸模型的細觀參數(shù)標定方法1)
顆粒及顆粒間接觸細觀參數(shù)表征類似礦物晶體及晶體結(jié)構(gòu)間的黏結(jié)作用，結(jié)合顆粒間牛頓運動定律和接觸間力與位移定律來模擬真實材料宏觀力學特性，可以從細觀角度展現(xiàn)裂紋孕育、擴展直至貫通的時空演化規(guī)律，在巖石力學特性數(shù)值模擬仿真中已得到大量應(yīng)用[1-2]。PFC中需定義顆粒接觸的本構(gòu)關(guān)系來模擬巖石宏觀力學性質(zhì)，在程序發(fā)展初期定義了兩種接觸模型：接觸黏結(jié)模型和平行黏結(jié)模型，但用這兩種顆粒黏結(jié)模型進行數(shù)值模擬過程中發(fā)現(xiàn)兩者都存在著一定的缺陷，即模擬巖石材料室內(nèi)試驗所得出的
力學與實踐 2021年3期2021-07-14
- 砂巖顆粒流平行黏結(jié)模型細觀參數(shù)標定方法研究
工作就是進行巖石細觀參數(shù)標定，直接影響著最終結(jié)果的正確性和合理性，因此巖石細觀參數(shù)標定是PFC數(shù)值模擬過程中一項極其重要的工作.目前，基于顆粒流數(shù)值模擬的巖石細觀參數(shù)標定已有較多研究成果.Benvenut等[2]提出了一種利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來標定離散元參數(shù)的方法.Yoon等[3]應(yīng)用PB設(shè)計和響應(yīng)曲面分析確定了適合巖石顆粒單軸壓縮的微觀參數(shù).Hsieh等[4]結(jié)合顆粒模型揭示了砂巖宏觀力學行為受微觀性質(zhì)影響的變化規(guī)律.陳鵬宇等[5,6]、劉相如等[7]對平直
三峽大學學報(自然科學版) 2021年4期2021-07-12
- HTPB復(fù)合固體推進劑細觀結(jié)構(gòu)微CT試驗研究
其宏觀力學性能與細觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)[1-5]。然而由于固體推進劑等含能材料細觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，研究其細觀損傷首先需要對推進劑的細觀結(jié)構(gòu)進行觀測與表征，國內(nèi)外對此進行了較多研究。王亞平等[6]對不同單軸拉伸速率下丁羥推進劑的破壞采用了掃描電鏡(SEM)分析，發(fā)現(xiàn)在較低應(yīng)變率下，推進劑拉伸斷裂的主要形式為AP顆粒脫濕，而高應(yīng)變率下推進劑的斷裂主要由丁羥黏合劑的內(nèi)撕裂決定。常武軍等[7]采用CCD顯微分析技術(shù)對單軸拉伸下HTPB推進劑的損傷演化進行了分析。Ide等[
火炸藥學報 2021年3期2021-07-12
- 膠凝砂礫石材料的細觀滯回模型
凝材料的失效.從細觀角度出發(fā),可以將材料內(nèi)部的膠凝材料看作不同數(shù)量的細觀結(jié)構(gòu)體,其數(shù)量的多少直接影響材料的整體力學特性.Guyer等[3]將彈性性質(zhì)近乎剛性的顆粒和可以產(chǎn)生彈性變形的黏結(jié)層決定的物質(zhì)稱為非線性細觀彈性(NME)材料,如常見的泥土、沙子、混凝土等類似復(fù)合材料,并認為NME材料是由大量滯后細觀彈性單元構(gòu)成的[4].結(jié)合CSG材料的組成和結(jié)構(gòu)特點,可將CSG材料歸入NME材料的范疇.近年來,隨著國內(nèi)外學者對CSG壩的深入研究,結(jié)合靜態(tài)力學試驗,在
建筑材料學報 2021年2期2021-05-15
- 基于中心組合設(shè)計的顆粒流平直節(jié)理模型宏-細觀參數(shù)相關(guān)性研究
然巖石材料存在的細觀缺陷(如裂紋或孔隙)極大地影響著巖石的宏觀力學性能。在外載作用下，裂紋或孔隙的演變發(fā)展形成宏觀缺陷會引起巖體工程災(zāi)害隱患，因此，研究巖石細觀缺陷發(fā)展至宏觀破壞過程及其機理，對巖體工程的強度計算、安全評估和防災(zāi)減災(zāi)等具有重要理論和實際意義。由于現(xiàn)有試驗測試手段的局限性和巖石內(nèi)部缺陷的復(fù)雜性，人們難以在巖體工程中實時監(jiān)測到巖石細觀損傷積累至宏觀破壞的全過程，故多借助于數(shù)值模擬方法。目前，研究巖石裂紋擴展的數(shù)值模擬方法主要有離散元法、有限元法
中南大學學報（自然科學版） 2021年3期2021-04-16
- Al/Ni 類含能結(jié)構(gòu)材料沖擊壓縮特性細觀模擬
類含能結(jié)構(gòu)材料的細觀結(jié)構(gòu)（顆粒尺寸、形狀以及顆粒分布等）對其力學行為及沖擊反應(yīng)特性的影響十分顯著。在細觀尺度上建立含能結(jié)構(gòu)材料的沖擊響應(yīng)模型，研究其在沖擊壓縮下的金屬顆粒材料間的碰撞、孔隙壓垮、接觸面變化及溫度分布等規(guī)律，能更直接分析含能結(jié)構(gòu)材料的沖擊動態(tài)力學響應(yīng)特性，進而有利于闡明其沖擊反應(yīng)機制。含能結(jié)構(gòu)材料細觀模型的生成方法主要有兩種：（1）滿足分布統(tǒng)計規(guī)律的細觀數(shù)值仿真模型。Williamson［14］將不銹鋼材料簡化為在細觀尺度上由均勻、等粒徑顆粒
含能材料 2020年10期2020-10-31
- 復(fù)合固體推進劑細觀力學研究進展*
>10-2m)、細觀(10-6～10-2m)和微觀(10-10～10-6m)三個層次。宏觀層次的研究對象是藥柱結(jié)構(gòu)和推進劑試件，細觀層次主要研究復(fù)合固體推進劑微孔洞和微裂紋的損傷演化規(guī)律，微觀層次主要在原子和分子尺度上研究分子間的相互作用與材料損傷演化規(guī)律之間的影響機制。針對固體推進劑的力學性，國內(nèi)外學者提出了各種強度理論和本構(gòu)方程，但難以從細觀機理給出參數(shù)和方程具體的物理意義。復(fù)合固體推進劑的力學性能與其各組分的性能、結(jié)構(gòu)、分布、含量以及細觀界面性能密切
固體火箭技術(shù) 2020年6期2020-05-13
- 基于非線性均勻化的類巖石材料多尺度計算方法研究
性[1]，這些微細觀尺度上的非均質(zhì)性對材料的宏觀物理力學性質(zhì)具有很大的影響。由于微細觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和多樣性，采用實驗的方法測量不同微細觀結(jié)構(gòu)的宏觀等效性質(zhì)需要花費大量的時間和代價，因此許多學者傾向于尋求多尺度計算方法[2,3]來建立復(fù)合材料的微細觀結(jié)構(gòu)和宏觀等效性質(zhì)之間的關(guān)系。多尺度計算方法有許多不同的分類方法[4-6]，根據(jù)宏細觀模型間信息的傳遞方式不同，主要分為3類：遞階法[7](Hierarchical multiscale method)，準協(xié)同法
人民珠江 2019年12期2019-12-23
- 單軸壓縮條件下巖石細觀力學參數(shù)特性數(shù)值研究
的破壞．因此，在細觀層次對巖石進行研究可以很好地揭示巖石在外部荷載作用下細觀損傷斷裂過程的破壞機理．計算機技術(shù)的發(fā)展和數(shù)值模擬方法的成熟，給復(fù)雜巖石結(jié)構(gòu)變形與破壞細觀分析提供了有效的方法，而它計算速度快、精度高等優(yōu)點也使得其在解決土木工程問題上得到了廣泛的應(yīng)用．T.X.Bai等[1]利用有限元軟件FRANC對裂隙巖體中影響裂紋擴展規(guī)律的幾個重要因素如彈性模量、預(yù)制裂紋深度等進行了數(shù)值研究．朱珍德等[2]利用掃描電鏡在巖石的細觀結(jié)構(gòu)參數(shù)量化方面進行了大量的研
三峽大學學報(自然科學版) 2019年6期2019-11-23
- 基于球面對稱設(shè)計的離散元細觀參數(shù)定量確定方法
究巖石破壞的宏?細觀機理對巖體工程的安全評定、防災(zāi)減災(zāi)等具有重大的理論指導意義。連續(xù)介質(zhì)力學難以解決多裂紋擴展問題，且實驗研究存在一定的局限性。目前，數(shù)值方法已成為研究巖石細觀破壞機理的有效方法，其中，基于非連續(xù)性介質(zhì)理論的顆粒流軟件PFC(particle flow code)[1]已廣泛應(yīng)用于巖土工程領(lǐng)域。顆粒流軟件(PFC)是將材料離散成剛性顆粒后，通過模擬顆粒間的相互運動及其作用來研究真實材料的力學特性，其前提條件是選取合適的細觀參數(shù)。孟京京等[2
中南大學學報（自然科學版） 2019年11期2019-04-17
- 單軸壓縮下砂巖斷裂試驗及細觀統(tǒng)計損傷模型
構(gòu)模型模擬巖石宏細觀力學特性，是損傷力學中的首要問題之一。按傳統(tǒng)損傷理論模型，當單元完全損傷破壞時，將不具備任何承載能力，隨著荷載的作用下，損傷部位將發(fā)生無限的位移。這是數(shù)值實驗和物理實驗之間的一個差別，即在數(shù)值實驗中，兩個不相連的單元碰撞如若不考慮之間的接觸不會產(chǎn)生相互作用，而會發(fā)生互相嵌入。但是，真實情況下對于壓破壞的損傷部位雖然發(fā)生破壞，物質(zhì)本身不可能消失，特別是在周邊物質(zhì)的限制下，會出現(xiàn)損傷部位慢慢壓實，重新承受荷載的情況，類似于“愈合”。為了模擬
人民珠江 2019年1期2019-01-23
- 弱膠結(jié)類巖石細觀結(jié)構(gòu)參數(shù)與其宏觀力學行為的關(guān)聯(lián)性研究進展
］，其非連續(xù)性的細觀結(jié)構(gòu)特征決定了強接觸耗散的結(jié)構(gòu)特性［6］。因此，弱膠結(jié)類巖石是典型的多尺度復(fù)合材料，由細觀或宏觀等不同的結(jié)構(gòu)尺度與層次經(jīng)過復(fù)雜的空間組合而形成，涉及多個物理、力學及其耦合領(lǐng)域。如何建立弱膠結(jié)類巖石的宏觀力學性能以及微細觀結(jié)構(gòu)組織參數(shù)之間的關(guān)系，是弱膠結(jié)類巖石研究的重點，也是弱膠結(jié)類巖石研究的核心目標之一?；趲r石細觀力學的發(fā)展和研究巖石細觀設(shè)備的應(yīng)用，很多科學家將一些非線性理論，如分形理論、混沌、災(zāi)變理論及重正化理論用來研究其機理［7-
金屬礦山 2018年12期2019-01-14
- 考慮初始宏細觀缺陷的裂隙巖體損傷本構(gòu)模型研究*
]提出考慮宏觀和細觀缺陷耦合損傷的節(jié)理巖體本構(gòu)模型，證實了初始節(jié)理的存在極大地削弱了巖體峰值強度和剛度，而增大了其柔性；袁小青等[3-4]基于Lemaitre 應(yīng)變等效假設(shè)，建立了考慮宏細觀缺陷耦合的非貫通裂隙巖體在受載作用下的損傷本構(gòu)模型；趙航等[5]基于不同加載方式下裂隙巖體中彈性波傳播特性，建立了用彈性波波幅來表征的宏細觀裂隙耦合損傷的巖體本構(gòu)模型；曹文貴等[6]從受載條件下巖石孔隙率變化反映體積變化的角度出發(fā)，建立了考慮孔隙率變化的裂隙化巖體損傷本
中國安全生產(chǎn)科學技術(shù) 2018年12期2019-01-05
- 基于QGA-SVM的堆石料離散元細觀參數(shù)標定模型
離散元憑借其可從細觀尺度探究宏觀現(xiàn)象、物理力學關(guān)系明確等優(yōu)勢,在土工試驗數(shù)值模擬方面得到廣泛應(yīng)用,但離散元仍存在細觀參數(shù)標定困難等問題,需開展進一步研究。如何快速、準確地標定堆石料離散元細觀參數(shù),對研究堆石料材料力學性能、確保水利水電工程安全具有重要意義。顆粒接觸模型及細觀參數(shù)標定是離散元數(shù)值模擬土工試驗的重要環(huán)節(jié),對模擬結(jié)果有著直接、明顯的影響,也是制約離散元方法發(fā)展的瓶頸之一。由于實際巖土體細觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和當前硏究的局限性,尚沒有形成一套完善的力學理
水利水電科技進展 2018年5期2018-10-09
- 基于巴西劈裂試驗的混凝土細觀本構(gòu)模型參數(shù)估計方法
、砂漿和界面三相細觀動力學模型，研究表明應(yīng)變率越高，網(wǎng)狀裂紋產(chǎn)生的越多，試樣的力鏈產(chǎn)生更多分支，意味著在更高的應(yīng)變率下需要更多的能量達到失效。Ghazvinian等[8]用PFC2D模擬了含非貫通節(jié)理的巖石材料的剪切特性，離散元模擬表明宏觀剪切帶是張拉破壞產(chǎn)生的微裂紋擴展引起的。Mechtcherine等[9]介紹了用離散單元法模擬混凝土流動領(lǐng)域的發(fā)展，給出了參數(shù)估計的各種例子并與試驗結(jié)果進行了比較，顯示出離散單元法的潛力。Pan等[10]用PFC2D建立
山東科技大學學報(自然科學版) 2018年4期2018-06-22
- 基于線性平行粘結(jié)接觸模型的巖石細觀參數(shù)選取方法研究
結(jié)接觸模型的巖石細觀參數(shù)選取方法研究劉良軍1，曹 智2，王俊杰3,4(1.重慶騰云工程咨詢有限公司， 重慶 400020； 2.湖南省水利水電勘測設(shè)計研究總院， 湖南 長沙 410007；3.重慶交通大學 國家內(nèi)河航道整治工程技術(shù)研究中心， 重慶 400074；4.重慶交通大學 水利水運工程教育部重點實驗室， 重慶 400074)基于研究線性平行粘結(jié)接觸模型中的細觀參數(shù)與單軸壓縮試驗應(yīng)力-應(yīng)變曲線及試樣破壞形式的對應(yīng)關(guān)系，將細觀參數(shù)分為四類。Ⅰ類，對峰值應(yīng)
水利與建筑工程學報 2017年5期2017-11-02
- 低溫推進劑復(fù)合材料貯箱基體開裂預(yù)測方法
胞模型，構(gòu)建了宏細觀結(jié)構(gòu)力學響應(yīng)場間的關(guān)聯(lián)矩陣，建立了低溫推進劑復(fù)合材料貯箱結(jié)構(gòu)的宏細觀一體化分析方法，采用工程常用的能夠預(yù)測不同失效模式的宏細觀強度準則，對機械和溫度載荷下復(fù)合材料層合板的基體開裂進行預(yù)測。結(jié)果表明：在機械載荷下，與試驗數(shù)據(jù)相比，宏觀Hashin準則、改進的宏觀Tsai-Wu準則、細觀最大應(yīng)力準則和細觀Hashin準則均具有良好的預(yù)測精度。但在溫度載荷下，由于考慮了組分材料間熱力學性能的不匹配，使用細觀強度準則與宏觀強度準則預(yù)測的結(jié)果相比
宇航學報 2017年9期2017-10-13
- 基于細觀尺度瀝青混合料彈性模量預(yù)測
10114)基于細觀尺度瀝青混合料彈性模量預(yù)測胡小松1,2,廖文祥1,洪燦程1,廖文飛1(1.深圳市市政工程總公司 瀝青公司， 廣東 深圳 518000; 2.長沙理工大學 交通運輸工程學院， 湖南 長沙 410114)為了更好地預(yù)測瀝青混合料的彈性模量，從瀝青混合料細觀尺度出發(fā)，基于廣義自洽模型,給出預(yù)測瀝青混合料彈性模量的方法,細觀模型預(yù)測的有效彈性模量與其實驗室測量的彈性模量進行對比, 當考慮粒徑為2.36 mm以上的粗集料時，該模型能夠很好地預(yù)測瀝
湖南交通科技 2017年3期2017-10-12
- 紅粘土細觀力學特性的顆粒流模擬
0850)紅粘土細觀力學特性的顆粒流模擬彭國園1a,1b，周海清1a,1b，周淑玲2(1.中國人民解放軍后勤工程學院 a.巖土力學與地質(zhì)環(huán)境保護重慶市重點實驗室;b.軍事土木工程系，重慶 401311； 2.總參工程兵第四設(shè)計研究院，北京 100850)紅粘土作為一種特殊的工程土，對其研究多集中在宏觀力學響應(yīng)，而從細觀角度解釋其力學特性的研究較少。根據(jù)室內(nèi)三軸試驗獲得的紅粘土宏觀力學性質(zhì)指標，進行了基于PFC3D的顆粒流數(shù)值三軸試驗，標定出紅粘土顆粒的接觸
重慶理工大學學報(自然科學) 2017年1期2017-02-09
- 鋼筋混凝土拉拔構(gòu)件宏細觀損傷分析方法
混凝土拉拔構(gòu)件宏細觀損傷分析方法汪 璇，孫 賓，李兆霞（東南大學土木工程學院，江蘇省南京市 210096）文章通過將連續(xù)箱梁橋受拉區(qū)鋼筋端部的鋼筋混凝土簡化為拉拔構(gòu)件，對其界面區(qū)進行三維細觀數(shù)值建模，分析了鋼筋混凝土粘合部位宏觀粘結(jié)性能的退化和細觀損傷演化規(guī)律。研究結(jié)果表明：該數(shù)值模擬方法能同時模擬出鋼混界面區(qū)的細觀損傷演化過程與其宏觀力學性能的退化，可以對鋼筋混凝土粘結(jié)界面區(qū)宏細觀損傷進行同時分析。鋼筋混凝土；粘結(jié)界面；三維細觀數(shù)值模擬；損傷分析在我國絕
現(xiàn)代交通技術(shù) 2016年5期2016-12-01
- 平直節(jié)理黏結(jié)顆粒材料宏細觀參數(shù)關(guān)系及細觀參數(shù)的標定
理黏結(jié)顆粒材料宏細觀參數(shù)關(guān)系及細觀參數(shù)的標定陳鵬宇1,余宏明2(1. 內(nèi)江師范學院 地理與資源科學學院，四川 內(nèi)江 641100；2. 中國地質(zhì)大學(武漢) 工程學院，武漢 430074)為了分析平直節(jié)理黏結(jié)顆粒材料宏細觀參數(shù)關(guān)系以及進行細觀參數(shù)的標定，以單軸壓縮、直接拉伸和雙軸壓縮數(shù)值試驗作為宏觀參數(shù)測試方法，對平直節(jié)理接觸模型細觀參數(shù)進行正交設(shè)計，采用多因素方差分析和回歸分析研究宏細觀參數(shù)之間的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，建立了細觀參數(shù)的標定方法。以灰?guī)r的室內(nèi)試
土木與環(huán)境工程學報 2016年5期2016-11-21
- 巖石細觀尺度微損傷識別方法及運用★
·地基基礎(chǔ)·巖石細觀尺度微損傷識別方法及運用★徐菊萍 朱 潔 于秋仙 盧倩倩 劉汪洋 倪驍慧(嘉興學院建筑工程學院，浙江 嘉興 314001)基于體視學中二三維幾何特征相關(guān)理論，建立起三維幾何信息獲取參數(shù)，在此基礎(chǔ)上以大理巖細觀尺度微裂紋為研究對象，得到了微裂紋間距服從變參數(shù)的廣義極限分布這一特征，并得到損傷發(fā)展在某應(yīng)力區(qū)間較為迅速的結(jié)論。巖土力學，細觀尺度，微裂紋，大理巖0 引言巖石是長久的地質(zhì)運動中的產(chǎn)物，是由多種礦物晶粒和膠結(jié)物組成的混雜體，形成了不
山西建筑 2015年31期2015-06-07
- 考慮細觀裂紋分形擴展的損傷多尺度分析★
結(jié)構(gòu)·抗震·考慮細觀裂紋分形擴展的損傷多尺度分析★李 杰 李兆霞 趙超凡(東南大學，江蘇 南京 210096)依據(jù)焊接區(qū)細觀裂紋擴展形態(tài)的分形特征，建立了分形損傷變量，推導了應(yīng)變—損傷耦合本構(gòu)方程，結(jié)合多尺度數(shù)值分析模型，研究了焊接構(gòu)件從細觀裂紋開始到構(gòu)件斷裂的跨尺度損傷演化過程，結(jié)構(gòu)表明：數(shù)值模擬結(jié)果與實驗觀測相一致，分形損傷變量具有正確性和合理性。焊接構(gòu)件，細觀裂紋，分形維數(shù)，損傷變量在大型鋼結(jié)構(gòu)中，鋼結(jié)構(gòu)部件之間的連接形式中以焊接為主。受焊接工藝的影
山西建筑 2015年36期2015-02-15
- 焊接結(jié)構(gòu)損傷區(qū)細觀裂紋擴展的分形特征及其多尺度損傷表征
6)焊接區(qū)域內(nèi)部細觀裂紋是金屬焊接結(jié)構(gòu)中不可避免的主要缺陷,隨著結(jié)構(gòu)服役過程中的載荷作用與變形,細觀裂紋不斷演化,最終發(fā)展為宏觀裂紋并造成構(gòu)件及結(jié)構(gòu)破壞,導致災(zāi)難性事故的發(fā)生.焊接材料宏觀看似均勻,但是在細觀尺度上卻是非均勻的,其損傷演化導致的失效過程涉及到細觀尺度的初始缺陷發(fā)展到宏觀尺度的構(gòu)件缺陷,屬于多尺度損傷演化問題.衡量細觀尺度非均勻的分布損傷對宏觀剛度和損傷演化的影響,是固體力學的前沿與挑戰(zhàn)性課題[1].材料與結(jié)構(gòu)內(nèi)部在小尺度上的不連續(xù)性往往會對
東南大學學報（自然科學版） 2013年5期2013-12-29
- 焊接結(jié)構(gòu)損傷區(qū)細觀裂紋擴展的分形特征及其多尺度損傷表征
6)焊接區(qū)域內(nèi)部細觀裂紋是金屬焊接結(jié)構(gòu)中不可避免的主要缺陷，隨著結(jié)構(gòu)服役過程中的載荷作用與變形，細觀裂紋不斷演化，最終發(fā)展為宏觀裂紋并造成構(gòu)件及結(jié)構(gòu)破壞，導致災(zāi)難性事故的發(fā)生.焊接材料宏觀看似均勻，但是在細觀尺度上卻是非均勻的，其損傷演化導致的失效過程涉及到細觀尺度的初始缺陷發(fā)展到宏觀尺度的構(gòu)件缺陷，屬于多尺度損傷演化問題.衡量細觀尺度非均勻的分布損傷對宏觀剛度和損傷演化的影響，是固體力學的前沿與挑戰(zhàn)性課題［1］.材料與結(jié)構(gòu)內(nèi)部在小尺度上的不連續(xù)性往往會對
東南大學學報（自然科學版） 2013年5期2013-08-15
- 用細觀單元等效化方法模擬混凝土細觀破壞
土損傷斷裂過程的細觀力學模型［1］。Wang等［2－3］提出了隨機骨料模型，采用 非線性有限元技術(shù)，研究了混凝土試件的損傷斷裂全過程；Schlangen等［4］采用簡單格構(gòu)模型研究了混凝土等脆性材料的典型破壞機理；Mohamed等［5］提出了混凝土破壞機制研究的微觀結(jié)構(gòu)模型，考慮混凝土細觀組分力學性質(zhì)的隨機性，引入斷裂能概念，采用彌散裂紋模型描述單元受拉行為，對混凝土試件的破壞機理進行了研究；唐春安等［6］借助統(tǒng)計學及數(shù)值模擬方法，建立了混凝土損傷斷裂研究
土木與環(huán)境工程學報 2012年6期2012-08-11