一维动静组合加载下深部石英片岩破坏研究

为研究锡铁山铅锌矿深部石英片岩的力学特性,利用分离式霍普金森杆(SHPB)对埋深863¹ 264m的试样进行25、30、35MPa轴压下的一维动静加载实验,和采用LS-DYNA软件模拟了25、30、35、40、45、50 MPa轴压情况下的冲击实验。研究结果表明:在冲击作用下,试样的一维动态抗压强度和破坏所需的入射能随着埋深的增加而增加,并呈现出常见的压剪破坏模式;当轴压40MPa左右,埋深1 428m的岩石动态抗压值达到最大;当轴压低于40 MPa时,轴压的增大能加强试样的抗压能力;当轴压大于40MPa时,轴压的增加反而减弱了试样的抗压能力。     

动静荷载作用下灰岩和白云岩破坏机理研究

为研究岩石在动静荷载作用下的破坏机理,以西南地区常见的灰岩及白云岩为研究对象。通过X射线衍射和电镜扫描讨论岩石固体相及细观结构的差异性,基于岩石三轴试验系统及分离式霍普金森压杆系统开展静力学试验和动态冲击试验,分析岩石在动静荷载作用下的破坏机理。结果表明：灰岩与白云岩固体相物质成分及细观结构存在较大差异性;灰岩在静单轴压缩荷载下以剪切破坏为主,在冲击荷载作用下呈现轴向劈裂破坏;白云岩在静单轴压缩荷载下以劈裂破坏为主,在冲击荷载作用下呈压碎破坏形式;两类岩石的动态抗压强度、单位体积吸收能随应变率的增加显著增大且率相关性明显。岩石固体相及微观结构的差异性是导致其破坏机理不同的重要原因。     

围压卸荷条件砂岩动静组合加载碎块分维特性

利用带轴向静压和主动围压加载装置的分离式霍普金森压杆试验设备,研究了砂岩试样在不同轴向静载等级(0MPa~72MPa)、不同冲击能量下的动态力学特性,结合分形理论和能量原理,分析高应力试样破裂块度分布规律及其能量的相关性。试验结果表明:在轴向静载一定的情况下,砂岩试样的动态压缩强度随冲击能量的增大而提高;试样发生临界破坏,冲击能量随轴向静载的增大出现先增加后减小,试样破坏形态由中心破裂向更为复杂的压剪破裂转变;在较高轴向静载下,碎块分维数与冲击能量之间呈现非线性递增关系,表明较小的冲击能量有助于诱发高轴向静载储能释放,提高砂岩试样破碎程度。     

动静组合加载下不同负温人工冻结粉质黏土强度和变形特性分析

研究动静组合加载下不同负温冻土的强度和变形特性对提高冻土开挖破碎效率、确保冻土工程稳定具有重要的理论和工程意义.借助改进的分离式Hopkinson压杆试验系统,研究了不同负温下人工冻结粉质黏土的静态和动态应力-应变曲线、抗压强度、变形模量和破坏特征.试验结果表明:单轴动态压缩条件下,随着试验温度的降低,人工冻结粉质黏土...     

连续排水边界条件下线性加载地基一维固结解析解

基于瞬时加载下的连续排水边界条件,推导出任意荷载连续排水边界条件,建立了任意荷载连续排水边界条件下线性加载一维固结方程。利用有限正弦傅里叶变换,求解出其解析解,通过公式退化和有限元成果对比分析,对该文解答的正确性进行了验证。在不同加载速率和界面参数的条件下,分析了加载速率和界面排水参数对孔压和平均固结度的影响。结果表明：加载速率对固结影响较为显著,加载速率越大,孔压消散越为迅速;当加载速率趋于无穷大时,线性加载退化为瞬时加载;随着界面参数的增大,孔压消散明显,地基固结增快;当界面参数趋于无穷大时,排水边界退化为完全排水边界。工程中,在界面参数或堆载时间确定时,对选择合适的堆载时间或界面参数保证地基稳定性和提高工程效益具有一定参考意义。     

三轴SHPB加载下砂岩力学特性及破坏模式试验研究

利用改造的三轴SHPB动静组合加载实验装置,对均质砂岩进行不同围压与不同应变率下三轴冲击压缩试验,作为对比利用RMT - 150C试验机也进行了部分准静态下三轴压缩实验.根据实验结果,分析围压对砂岩动态冲击性能的影响,并讨论冲击过程中岩石的破坏模式.研究结果表明,在围压一定情况下,岩石的动态压缩强度随应变率的提高而提高;在应变率相同情况下,岩石的动态压缩强度与弹性模量会随着围压的增大而增大.岩石发生破坏的临界入射能,随着围压的增大而增大.岩石单位体积吸收能与应变率之间呈线性递增关系,且递增的程度随围压的增加而增加.三轴冲击加载下,应变率较低时岩石内部形成压剪破裂面但整体不失稳,应变率很大时岩石破碎形成锥形块体形式.     

三轴SHPB加载下砂岩力学特性和破坏模式的试验研究

利用改造的三轴SHPB动静组合加载实验装置,对均质砂岩进行了不同围压和不同应变率下的三轴冲击压缩试验,作为对比利用RMT-150C试验机也进行了部分准静态下的三轴压缩实验。根据实验结果,分析了围压对砂岩动态冲击性能的影响,并重点讨论了冲击过程中岩石的破坏模式。研究结果表明,在围压一定的情况下,岩石的动态压缩强度随应变率的提高而提高;在应变率相同的情况下,岩石的动态压缩强度和弹性模量会随着围压的增大而增大。岩石发生破坏的临界入射能,随着围压的增大而增大。岩石单位体积吸收能与应变率之间呈线性递增关系,而且递增的程度随着围压的增加而增加。三轴冲击加载下,应变率较低时岩石内部形成压剪破裂面但整体不失稳,应变率很大时岩石破碎形成锥形块体形式。     

基于分形理论的围岩动静力组合损伤研究

深埋隧洞爆破开挖过程中,爆炸荷载和地应力的共同作用是造成围岩损伤的主要原因,威胁到岩体工程的安全。首先在原有裂纹分形模型基础上,引入最大拉应力理论和应变能密度理论作为联合判据,同时考虑岩体拉伸和压缩损伤对围岩参数的劣化影响,建立适合于高地应力条件下的爆破开挖拉-压剪损伤本构模型。然后将模型成功嵌入到动力有限元数值分析中,对锦屏水电站引水隧洞爆破开挖损伤效应进行动力计算,并与实测数据进行对比。在此基础上研究了相同地应力环境下,不同爆炸装药条件对围岩损伤的影响规律。结果表明:岩体损伤区中,内损伤区损伤程度大,主要受爆炸荷载拉-压剪联合损伤作用;外损伤区,损伤程度相对较轻,主要受地应力影响。当爆炸荷载达到一定量级后,随着爆炸荷载的增大,围岩的损伤区先快速增大,然后增速减缓,但内外损伤区的差值,则是先减小后增大。     

复合加载模式下桶形基础破坏包络面弹塑性有限元数值分析

作为新型的海洋基础型式,建立复合加载模式下地基基础的破坏包络面,并依此评价海洋平台基础及地基的稳定性是地基基础设计与施工中的关键问题。但目前对于吸力式桶形基础的破坏包络面形状及其数学形式尚缺乏合理的计算模式和分析方法。基于大型有限元分析软件ABAQUS,采用Swipe试验加载方法,通过比较系统的数值计算与分析,考察了不同荷载组合加载模式下桶形基础破坏包络面形状,并给出了其数学表达式,依次评判实际荷载作用下桶形基础的工作状态,为工程设计提供参考依据。     

带装载组合约束的一维装车问题算法研究

提出带装载组合约束的一维装车问题,有n个属于l种类型的相同(单位)尺寸的物品。有w辆车,每辆车对这l种类型的物品有几种装载组合,不同车辆的装载组合不同,每辆车选择一种装载组合并严格按照物品组合进行装载,优化目标是在满载的情况下装载最多的物品。首先建立线性混合整数规划模型。其次,提出基于贪婪技术的启发式算法。最后,利用ILOG Cplex进行数值实验和参数的敏感性分析。     

一向侧压混凝土在不同加载速率下的受压试验及其破坏准则

本文利用大连理工大学的大型混凝土静、动三轴试验系统,完成了4种侧应力等级和4个数量级加载速率的混凝土受压试验试件共63个。系统地探讨了侧应力和不同加载速率下的受压强度规律。在此基础上,建立了相应的混凝土破坏准则。为地震区受动态双轴压作用的混凝土结构、海上混凝土采油平台等重要结构的动态分析,奠定了可靠的基础。     

加载速率及其突变对混凝土压缩破坏影响的数值研究

混凝土动态力学行为具有明显的率相关性,探讨了加载速率及其突变对混凝土压缩破坏模式及宏观力学性能的影响。考虑混凝土细观结构非均质性的影响,从细观角度出发将混凝土看作由骨料、砂浆基质及过渡区界面组成的三相复合材料。采用耦合应变率效应的塑性损伤本构关系模型来描述砂浆基质及界面的动态力学行为;认为骨料不产生断裂破坏,为弹性体。采用Monte Carlo法建立了混凝土二维随机骨料模型,首先对Dilger等混凝土动态压缩试验进行数值模拟,数值与试验结果的良好吻合证明了方法的可行性及细观参数选取的准确性。进而探讨了细观组分应变率效应的影响,对比了混凝土非均质模型与宏观均匀模型的应变率效应,最后分析了软化阶段加载速率突变对混凝土破坏模式及宏观应力-应变关系的影响,并得到了一些有益结论。     

预加载下岩石的动态力学性能研究

动态和静态载荷共同作用下的岩石力学特性是深部地下岩石工程的关键问题。设计了用于测试静态预加载下岩石动态力学性能的分离式霍普金森压杆系统,并详细介绍了具有预加载装置的分离式霍普金森压杆系统的原理、数据分析和应力波的传播过程。通过具有预加载装置的分离式霍普金森压杆系统研究了岩石在不同预拉伸应力下的拉伸强度。结果表明:动态拉伸强度和总拉伸强度随着加载率的增加而增加,同时,在相同加载率下,动态拉伸强度随着预拉伸载荷的增加而减小,而总拉伸应力与预拉伸载荷的大小无关。此外,对不同预加载条件下岩石的动态断裂韧度也进行了研究,实验结果说明岩石的动态断裂韧度和总断裂韧度随着加载率的增加而增加。在相同加载率下,动态断裂韧度随着预加载荷的增加而减小,而总断裂韧度随着加载率的增加而增加。     

高温下钢筋砼框架的破坏特征及破坏机构研究

本文通过五榀钢筋砼门式框架在三面加热情况下的试验，分析了高温下框架的破坏特征和破坏机构，结果表明，高温作用改变了常温框架的塑性较出现次序和位置，以及破坏机构和极限承载力，与常温下的显著不同。     

预加载下岩石的动态力学性能研究

动态和静态载荷共同作用下的岩石力学特性是深部地下岩石工程的关键问题。设计了用于测试静态预加载下岩石动态力学性能的分离式霍普金森压杆系统,并详细介绍了具有预加载装置的分离式霍普金森压杆系统的原理、数据分析和应力波的传播过程。通过具有预加载装置的分离式霍普金森压杆系统研究了岩石在不同预拉伸应力下的拉伸强度。结果表明:动态拉伸强度和总拉伸强度随着加载率的增加而增加,同时,在相同加载率下,动态拉伸强度随着预拉伸载荷的增加而减小,而总拉伸应力与预拉伸载荷的大小无关。此外,对不同预加载条件下岩石的动态断裂韧度也进行了研究,实验结果说明岩石的动态断裂韧度和总断裂韧度随着加载率的增加而增加。在相同加载率下,动态断裂韧度随着预加载荷的增加而减小,而总断裂韧度随着加载率的增加而增加。     

深部巷道U型约束混凝土拱架力学性能研究及破坏特征

为深入研究U 型约束混凝土拱架的力学性能及破坏特征,以直腿半圆形拱架为例,考虑荷载、侧压力系数、节点刚度比、截面刚度、高-径比等影响因素,建立任意节数的U 型约束混凝土拱架的力学模型,得到直腿半圆形拱架理论计算方法。综合分析了U 型约束混凝土拱架的力学性能及破坏特征,开展地下工程约束混凝土拱架1:1 室内力学试验,结合理论计算、数值试验和实体比例室内试验,证明了任意节数U 型约束混凝土拱架理论计算的正确性。研究表明:内力受荷载、侧压力系数和高-径比的影响较大;理论计算中内力最大的两个部位为直腿3/4 高度位置和拱顶位置;在均压情况下,直腿半圆形拱架的变形形态为“拱顶上升,拱腿内敛,整体变瘦高”。研究成果可为深部巷道U 型约束混凝土拱架力学性能及破坏特征研究提供理论和试验依据,为现场工程设计实践提供指导。     

单轴动态加载下冻土的力学性能实验研究

为研究冻土单轴加载下的冲击动态力学性质,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)在-28～-3℃不同负温下对人工冻土进行了应变率范围800～1500s-1的冲击实验.获得了人工冻土在不同温度与不同应变率下的应力应变关系,发现人工冻土具有显著的应变率效应和温度效应,即冻土动强度随应变率增大和温度的降低而增大.单轴高应变率加载下,冻土没有明显的屈服现象,加载后试样完全破坏.     

双向加载下波形钢板剪力墙抗震性能研究

采用试验的方法对单轴往复加载下的3种不同形式钢板剪力墙进行抗震性能研究,试验结果表明,3种剪力墙均是因为面外约束不足而失稳失效,此外还得到横向波纹剪力墙拥有更好的面内抗震性能的结论。还原地震多维性对钢板剪力墙面内抗震性能的影响,通过有限元仿真的方式进行双向加载,探明了双向地震作用下,横向波纹剪力墙面内抗震性能的变化规律,其中边缘柱翼缘宽度及钢板厚度为主要变量。结果表明:波纹钢板剪力墙面外约束是限制其面内抗震性能的重要因素;双向加载下,其面内抗震性能出现不可忽略的削弱现象,并且滞回曲线呈现出明显的捏拢现象;在充分保证面外约束下,尽管可以有效地降低性能削弱及捏拢现象这两种不利影响,但是还需要在对波纹钢板剪力墙的面内抗震性能设计时增设安全系数,以此考虑地震多维性的不利影响。     

一维光子晶体下拓扑绝缘体缺陷的研究

拓扑绝缘体(TI)是近年来广受关注的一种新型材料,其表面的拓扑磁电效应是其拓扑性质的反应.我们在TI平板上下表面镀上很薄的铁磁层并同方向磁化,然后将其夹在一维光子晶体中作为缺陷来研究时,发现TI材料表面的磁电耦合效应引起透射谱上一些新奇的变化.例如,当垂直入射一束线偏振光时,与一般的“单个透射率为1”的缺陷态共振峰不同...