含V型相交裂隙岩体的力学特性及破坏模式试验

为深入了解V型相交裂隙岩体试件的力学特性和裂纹演化规律,采用MTS815电液伺服控制试验机对含不同夹角V型相交裂隙岩体试件进行了常规单轴压缩试验,基于试验结果,详细分析了试件的应力-应变曲线、强度与变形特性、裂纹演化与破坏模式及能量耗散特征。研究结果表明:①裂隙试件的应力-应变曲线进入裂纹萌生与扩展阶段早于完整试件,在峰前出现了明显的应力降现象,在峰后破坏阶段,完整试件表现为应力-应变曲线的快速跌落,而裂隙试件呈现台阶状多阶段性跌落,甚至缓慢水平下降,体现出明显的延性破坏特征;②裂隙试件的峰值应力、弹性模量和峰值应变均有明显减小。峰值强度和弹性模量随裂隙夹角的增加呈先增大后减小的变化趋势。轴向峰值应变主要受裂隙夹角的影响,总体随夹角的增大呈线性减小的趋势;③裂隙的存在能够完全改变岩体试件的破坏模式,随着裂隙夹角的逐渐增加,裂隙试件破坏模式的演化过程为:台阶式张拉-剪切复合破坏(30°)→张拉-八字形剪切复合破坏(60°)→台阶式平行双斜面剪切破坏(90°)。当裂隙夹角为60°时,试件的裂纹演化和破坏模式体现出对加载方向近似的结构对称性特征;④相交裂隙试件单轴压缩破坏的弹性应变能、耗散能...     

岩石单轴压缩试验中能量演化分析方法

为了探究岩石单轴压缩试验过程中的能量演化规律,利用RMT-150b岩石力学测试系统采用相同的加载速率对白砂岩分别进行了单轴压缩试验、单轴分级加卸载试验。基于裂纹产生及扩展模型研究,假设疲劳损伤和裂纹间的界面摩擦对弹性能无影响,则可以认为单轴压缩中与单轴分级加卸载各卸载点荷载相等处,弹性能均相等。基于上述假设对单轴压缩过程中弹性能、耗散能、弹性能占总能量比例、耗散能占总能量比例、弹性能与耗散能比值等进行分析。通过利用红砂岩单轴循环加卸载中弹性能的演化规律验证了这一假设的正确性。研究结果表明:(1)通过对单轴压缩试验过程中能量演化规律分析发现塑性耗散能、弹性能、滞回效应耗散能存在于岩石单轴压缩的各个阶段。(2)部分滞回效应能可以储存在岩石内部并且随着荷载增大呈线性增长。(3)弹性能与塑性能的增长速率都随着荷载增大而增大,通过对弹性能与耗散能比值分析,得出了不同荷载范围内岩石的弹性能与耗散能增长速率的比较,并且在岩石强度的80%左右处弹性能与耗散能比值达到最大,与弹性能量指数相等,说明该分析方法对岩石能量演化趋势的分析具有一定的合理性。(4)通过红砂岩单轴循环加卸载试验分析发现,疲劳损伤和裂...     

岩石介质弹塑性应变软化本构细观力学参数统计分布模型

岩石的固有非均质性是造成其力学行为复杂性的本质原因。为探究非均质岩石的强度变形及其跨尺度破裂特征,基于连续介质力学理论,分别以正态分布、对数正态分布和Weibull分布描述岩石弹性模量及单轴抗压强度的空间变异特征,以弹塑性应变软化本构模型描述细观单元的力学响应,进而构建一种岩石介质细观物理力学参数统计分布模型。在定义非均匀系数的基础上,首先开展单轴压缩数值模拟,分析3种分布函数下数值试样的应力应变曲线、强度及破坏模式的变化规律;然后开展巴西劈裂数值模拟,探究细观拉压比对均匀试样及非均匀试样起裂点位置及破坏模式的影响。研究结果表明:(1)单轴压缩下,随着均匀程度的降低,数值试样宏观峰值强度与弹性模量逐渐减小,峰值强度对均质度的变化更敏感,应力应变曲线的非线性特征逐渐增强,数值试样依次发生张拉、剪切、塑性流动破坏;(2)压缩荷载作用下非均质岩石内部可产生显著的张拉应力;(3)巴西劈裂条件下,圆盘试样的起裂破坏模式受试样拉压比影响,随细观拉压比增大,试样由中心起裂转变为端部起裂,在满足中心起裂的基础上依据峰值荷载计算出的抗拉强度才是有效的;(4)对于发生端部起裂的圆盘试样,通过峰值载荷计算出...     

注水煤样力学及渗透特性试验研究

为研究注水煤样吸水率与时间的关系,以及煤样的力学性能、渗透特性,首先对高家堡煤样进行了自然吸水率测定试验,然后在MTS815.03电液伺服试验机上进行了自然煤样与饱和水煤样单轴压缩试验,最后进行了水渗透试验。试验结果表明：在煤样吸水饱和前,煤样试件吸水率是浸泡时间的二次函数,浸水3.5 d后自然吸水率为3.37%,达到饱和水状态;与自然状态煤样相比,饱和水状态煤样出现轴向应力峰值时的轴向应变增大,出现“滞后”现象,泊松比和普氏系数分别降低了3.36%和9.07%,单轴抗压强度和弹性模量分别降低了20.97%和17.05%;渗透率曲线表明,应力应变过程中煤样渗透率变化可分为压实降低、缓慢增加、峰值出现和残余降低4个阶段,应力峰值超前于渗透率峰值。     

团聚颗粒对SiC/AZ91D复合材料裂纹萌生和扩展行为影响的研究

基于复合材料真实微观结构,在颗粒与基体界面引入内聚力单元,建立了4种不同颗粒团聚分布的有限元模型(均匀分布、三处团聚、两处团聚和一处团聚),研究了颗粒团聚对SiC/AZ91D复合材料裂纹萌生和扩展机制的影响。结果表明:当裂纹萌芽时,应力在基体中分布很不均匀,最大应力值出现在颗粒群尖角处,颗粒团聚程度越严重,裂纹萌生最大应力值越大;当裂纹扩展时,颗粒团聚程度越严重,基体内最大应力值越大,裂纹扩展程度越高;当裂纹完全断裂时,随着颗粒团聚程度的加剧,颗粒应力最大值逐渐增加,而基体应力最大值变化不大。颗粒团聚加速裂纹萌生扩展过程,颗粒应均匀分布于基体中。复合材料裂纹萌生扩展机制是由于SiC颗粒群边界和尖角处应力集中严重,导致基体损伤,萌生微裂纹,微裂纹沿着切应力最大方向扩展汇集成主裂纹。     

单轴变轨迹筛运移机理及激励的响应谱

基于单轴变轨迹筛的动力学模型, 通过激振位置的变换考察了整个筛面上的运移规律及其在x、y方向的振幅以及绕质心的摇摆幅变化谱图.分析结果表明:激振位置处于筛面右下侧时, 筛箱的动力学性能最优;当激振力相对于质心中心对称时, 筛箱质心两侧运移规律正好相反, 激振力在上, 两侧振动方向角的交线在上, 反之在下;在靠近激振力一侧的筛面振幅大, 远离侧振幅小;筛面上任意点在x方向的振幅依赖于激振位置 (L_ox, L_oy) , 相对于筛箱质心对称布置的点, 在x方向振幅的变化图谱上有相反的变化规律, 在y方向的振幅主要受L_ox影响;距离质心越远的点, 其振动响应幅值越大且存在极限值.     

单轴分枝乔木分枝处的树皮纹理合成

在基本的图割纹理合成方法基础上,提出了拼合曲面上的纹理合成方法,模拟单轴分枝乔木的主干与侧枝、侧枝与侧枝等相交位置的过渡树皮纹理.为了模拟自然生长的单轴分枝乔木分枝处树皮纹理各向异性的效果,将拼接曲面的合成区域划分成子区域,各子区域采用不同的合成方法.实验结果表明:该方法可有效模拟单轴分枝乔木分枝处的树皮纹理,满足真实感绘制的需求.     

盐岩单轴压缩损伤演化及声发射特征研究

盐岩具有低渗透性、良好的蠕变特性和损伤恢复功能等,是油气储存的重要介质,但是盐穴储气库注采运行中,盐岩变形存在大变形的力学行为,影响储气库的安全性。利用MTS815岩石力学测试系统对不同类型盐岩进行单轴压缩实验,配合声发射监测系统对实验全过程进行声发射监测,展开了盐岩变形破坏过程的力学特性及声发射特征研究,并对其损伤演化特征进行探索。结果表明：(1)在盐岩样品中存在夹层可以明显提高其抗压强度,通过3组实验岩心平均抗压强度对比发现盐岩中存在夹层强度可提高20%,3类岩心实验过程中声发射事件在抗压强度的40%以下较为平静,超过40%时声发射事件激增;(2)通过对声发射事件空间位置研究可以得到其对应岩心的破坏演化过程：含泥盐岩最初在样品各处均发生微小裂隙,随着应力的增加微小裂隙扩展连通主要发生在泥质含量较高区域,并在该区域形成宏观裂隙;含夹层盐岩破坏首先发生在硬夹层,然后向盐岩层扩展,最终穿透盐岩层丧失承载能力;纯盐岩首先在样品中部发生损伤,然后向两端传递,但是破坏主要在样品中部聚集,最终形成宏观断裂面;(3)利用能量累计值建立损伤变量,将损伤变量的演化曲线分为四部分,并提出工程的安全预警阈...     

机组调速汽门卸荷阀故障分析

某发电公司3号机组为上海汽轮机有限公司制造的N600-16.7/538/538型600MW亚临界、中间再热、单轴、凝汽式汽轮机,于2006-05-31投产运行。2006-07-05,3号机组在正常运行中,由于某卸荷阀顶部密封圈破损,造成卸荷阀瞬间泄油,导致3号机组阀门全部关闭,机组跳闸。经检修人员更换卸荷阀后,系统恢复正常,机组并网运行。     

冀东1、2号构造泥岩特征分析及钻井液体系优选

针对冀东1、2号构造井壁失稳问题,室内分析了其泥岩特征及失稳机理,并对现场使用的3种钻井液体系的综合性能进行了比较.结果表明,冀东1、2号构造东营组泥岩粘土矿物含量高、纳米孔喉和微孔缝发育,是导致井壁失稳的关键因素;现场使用的3种钻井液体系均具有良好的流变性能、滤失性能、储层保护性能,从封堵承压性能和泥岩稳定性能来看,...