拉格朗日分析在岩石单轴抗压中的应用

论述了连续介质快速拉格朗日法的理论、方法、特点及应用,根据基于显式拉格朗日元法的程序FLAC^3D进行了岩石单轴抗压强度的数值试验模拟。     

均匀化在数值混凝土单轴拉伸试验中的应用

目的研究湿筛混凝土、全级配混凝土的抗拉强度,进一步掌握混凝土的细观结构与宏观力学性能间的关系.方法将混凝土视为由骨料、水泥砂浆及二者间的粘结带所构成的三相复合材料,利用蒙特卡罗方法生成混凝土随机骨料模型.采用双折线损伤演化模型描述混凝土细观各相单元的损伤退化.利用非线性有限元方法对一级配混凝土试件的轴拉实验进行了数值分析;在二级配混凝土试件的轴拉实验中验证了均匀化的正确性;在全级配混凝土轴拉实验中应用了均匀化方法.结果得到一级配混凝土的抗拉强度为2.5 MPa,二级配混凝土的抗拉强度为1.96 MPa,四级配混凝土的抗拉强度为1.72 MPa.结论采用均匀化方法预测全级配混凝土的宏观力学性能是可行的.数值模拟所得的结果与实验结果表现出较好的一致性.     

不同结构性黄土的单轴抗压试验及破坏模式

结合室内单轴压缩实验,对不同初始结构性黄土在单轴应力条件下的结构性变化特性进行研究.研究发现,在同一含水率条件下,原状黄土试样的单轴抗压强度要明显高于重塑黄土试样的单轴抗压强度;当含水率较低时,土样的破坏主要表现为脆性拉裂破坏,破坏呈现突然性;当初始含水率较低时,含水率对黄土结构亚稳定状态的影响减小,初始结构强度的损失也相对减小,结构的可变性相对较大,黄土在该状态条件下所具有的初始结构性较强.构度结构性参数指标随初始含水率的增大出现骤减,说明在这一阶段试样的初始含水率对黄土的初始结构性的影响较明显;当黄土的初始含水率达到一定值以后,含水率的增大使得黄土试样在沉积过程中初始结构性相比低含水率下沉积的黄土试样,土样的初始结构性已经部分减小,从而对构度结构性参数指标的影响相对较小.     

有限差分法在静态电磁场计算中的应用

利用有限差分法求解二维静电场问题,所得的数值结果与解析结果相一致,分析讨论了有限差分法的精度和收敛性问题,分析结果表明：当ａ取佳值时收敛最快,步长越小精度越高。     

灰岩单轴抗压特性的浸水效应研究

为了考察软岩浸水后软化行为对单轴抗压特性的影响,取河南陈四楼煤矿二1煤底板太原组灰岩为试验材料,在三种不同的加载速率下,对不同浸水时间下试样进行单轴压缩试验,得到关于灰岩抗压特性的浸水效应。试验结果表明:在一定的加载速率下,随浸水时间增加,抗压强度和弹性模量逐渐减小,且降低幅度越来越小;随浸水时间增加,试样逐渐由弹性变形转变为塑性变形,但极限应变基本不变;试样内部不可逆的损伤破坏加剧,总应变能和弹性能与浸水时间呈指数关系,耗散能随浸水时间的变化可以用线性关系拟合。     

钢纤维混凝土抗压试验及数值模拟

为研究C40钢纤维混凝土的抗压性能,本文制作了5种不同掺量的(0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)钢纤维混凝土试块共15块进行静态压力试验,得到不同掺量钢纤维混凝土的立方体抗压强度,并观察其破坏状态。然后运用Abaqus模拟建立了相应的有限元模型,得到相应掺量的Mises应力云图与应力应变曲线。结果表明,随着钢纤维掺量的增加,钢纤维混凝土的抗压强度显著提高,并在掺量为1.5%时抗压强度最大,但在纤维掺量达到2%时抗压强度降低。因此,钢纤维混凝土的抗压性能受到钢纤维掺量的显著影响,这对于钢纤维混凝土的工程应用具有重要的指导意义。     

可倾瓦轴承三维温度分析的数值方法

建立了可倾瓦轴承温度分析的数学模型，在无量纲化的过程中通过适当选取有关参考量，把形状不规则的温度分析域转换成正交平行六面体，并在此基础上提出了一种高效的有限差分数值解法。     

岩石单轴压缩端部效应的数值实验研究

通过应用岩石破裂过程分析系统RFPA2D,模拟了不同刚度垫板下的岩石单轴压缩实验,对比刚性与柔性垫板,确认了端部效应的存在,通过不同刚度垫板下的岩石单轴压缩实验,分析了端部效应对试件的测试强度和破坏模式的影响。     

拉格朗日乘数法在几何中的几点应用

利用求多元函数极值的拉格朗日乘数法,推导了点到直线、点到平面及两异面直线间的距离公式,并推导了椭球面上平面截线的面积公式。     

浅谈单桩竖向抗压承载力检测方法的适用性

桩基工程中,单桩竖向抗压承载力的测定十分重要。从工程实际出发,分别对静载试验法、高应变法、自平衡法确定单桩竖向抗压承载力的检测方法及周期费用进行分析讨论。通过分析发现以上三种桩基承载力检测方法在适用性上都存在一定的缺陷。亟需国家出台一种具有高严谨性、周期短、费用低的全面性的检测方法。     

A composite material model for investigation of micro-fracture mechanism of brittle rock subjected to uniaxial compression

Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｒｏｃｋｆａｉｌｕｒｅｐｒｏｃｅｓｓｆｒｏｍｃｒａｃｋｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ ,ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｔｏｃｏａｌｅｓｃｅｎｃｅｉｓｖｅｒｙｉｍ ｐｏｒｔａｎｔｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｂｒｉｔｔｌｅｒｏｃｋｕｎｄｅｒｕｎｉａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ .Ｍａｎｙｒｅ ｓｅａｒｃｈｅｒｓｔａｃｋｌｅｄｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍａｔｔｈｅｍａｃｒｏｓｔｒｕ ｃｔｕｒｅｌｅｖｅｌ.ＨｏｒｉｉａｎｄＮｅｍａｔ Ｎａｓｓｅｒ[1,2 ] ｉｎｖｅｓｔｉｇａ ｔ…     

Unified analytical stress- strain curve for quasibrittle geomaterial in uniaxial tension, direct shear and uniaxial compression

Considering strain localization in the form of a narrow band initiated just at peak stress, three analytical expressions for stress - strain curves of quasibrittle geomaterial （such as rock and concrete） in uniaxial tension, direct shear and uniaxial compression were presented, respectively. The three derived stress - strain curves were generalized as a unified formula. Beyond the onset of strain localization, a linear strain-softening constitutive relation for localized band was assigned. The size of the band was controlled by internal or characteristic length according to gradient-dependent plasticity. Elastic strain within the entire specimen was assumed to be uniform and decreased with the increase of plastic strain in localized band. Total strain of the specimen was decomposed into elastic and plastic parts. Plastic strain of the specimen was the average value of plastic strains in localized band over the entire specimen. For different heights, the predicted softening branches of the relative stress- strain curves in uniaxial compression are consistent with the previously experimental results for normal concrete specimens. The present expressions for the post-peak stress - deformation curves in uniaxial tension and direct shear agree with the previously numerical results based on gradient-dependent plasticity.     

三维含表面裂隙岩体裂纹扩展数值模拟研究

利用ABAQUS软件的扩展有限元法对不同倾角的半椭圆形表面裂纹岩体进行数值模拟研究,结果表明:随着裂隙倾角的增大裂纹峰值强度也逐渐增大,并且发现裂隙的倾角对于表面裂纹影响比较大,Ⅰ型应力强度因子在裂纹扩展中起到重要的作用。     

塔克拉玛干沙漠砂归一化压缩曲线及其工程应用

在对不同初始干密度的塔克拉玛干沙漠砂压缩试验结果进行分析的基础上,引入了一条归一化压缩曲线并定义了与之相对应的归一化因子。利用该归一化压缩曲线可计算不同初始干密度、不同应力范围下沙漠砂的压缩模量,并将其结果应用于沙漠地基的沉降计算。     

Y岔圆形调压井洞室围岩稳定和锚杆支护分析

采用三维非线性有限元弹塑性损伤力学对琅琊山地下电站的Y岔圆形调压井的洞室围岩进行了分析计算,对各种工况下的围岩稳定和支护参数的合理性进行了评述.根据岩体损伤开裂后的应力应变关系,提出了变损伤刚度迭代计算方法,有效地反应了岩体损伤开裂后的围岩破坏特性;采用隐式锚杆柱单元模拟锚杆的支护效应,合理地反应了洞室开挖过程中的锚杆支护受力特性.通过对地下Y岔圆形调压井洞室围岩稳定分析计算,论证了该方法的可行性与合理性,为同类地下工程问题演示了一套完整的分析计算方法.     

近场动力学法频散特性及其在岩石层裂分析中应用

为了解近场动力学方法(peridynamics,PD)的计算精度,考察该法用于岩石层裂破坏模拟的效果,对PD进行了频散分析和算法验证.首先由频散分析后发现:当空间步长不变时,随影响域变大PD法频散愈严重;而空间步长减小时,影响域节点数不变,其频散会变弱;当影响域大小不变时,内部划分节点越密集,频散越弱.其次,通过该方法与传统有限差分法的比较表明PD离散方程可看作一系列差分方程的组合,其截断误差为影响域半径δ的二阶无穷小;当δ为Δx时,PD算法与中心差分法是等价的,且此时计算精度最高.最后,通过PD法应用于岩杆一维层裂模拟分析,探讨了其空间步长、影响域尺寸对计算结果的影响,得出层裂时间、层裂位置及损伤分布情况,并与层裂试验进行对比分析.PD可用于岩石层裂破坏分析,将FDM和PD法两者结合进行层裂模拟时,计算时间少、优势明显.     

混凝土单轴压缩过程中损伤演化与声发射分析

为了研究混凝土单轴压缩状态下的损伤演化过程,利用声发射设备采集试样破坏过程的声发射数据,基于声发射信号建立声发射能量表述的损伤本构方程,对损伤程度进行量化表述,提出了损伤因子在启裂强度和损伤强度的取值区间.基于连续介质损伤力学,对微裂纹的发育过程和声发射能量数综合分析.结果表明,理论应力-应变曲线与试验曲线吻合较好,混凝土单轴压缩过程各阶段吻合度较高,混凝土单轴压缩损伤本构模型具有一定的合理性.