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鄂尔多斯盆地本溪组煤岩微组构及力学损伤破坏特征研究
1
作者 李皋 冯佳歆 +1 位作者 杨旭 朱柏旭 《钻采工艺》 北大核心 2025年第3期204-210,共7页
深部煤岩储层的复杂微观结构特征及其对宏观力学响应的影响机制尚不明晰。以鄂尔多斯盆地本溪组8#煤岩为研究对象,开展了单轴及不同围压条件下的三轴力学实验,并基于包含真实割理特征的数字岩心模型,探讨了煤岩的微组构特征与宏细观损... 深部煤岩储层的复杂微观结构特征及其对宏观力学响应的影响机制尚不明晰。以鄂尔多斯盆地本溪组8#煤岩为研究对象,开展了单轴及不同围压条件下的三轴力学实验,并基于包含真实割理特征的数字岩心模型,探讨了煤岩的微组构特征与宏细观损伤破坏机制。实验结果表明,本溪组8#煤岩块状结构均一,镜质组含量较高且脆性特征明显,多尺度孔隙结构与复杂割理裂隙网络广泛发育,割理裂隙密度较高且矿物充填类型多样。随围压增加,煤岩的承载能力与抗变形能力显著升高。单轴条件下易表现出割理诱导的局部拉伸破坏,出现明显的掉块现象;在高围压条件下,割理裂隙的扩展受到有效抑制,改善了煤岩内部应力场的均匀性,破坏模式趋于整体剪切主导。数值模拟进一步证实了割理裂隙网络主导煤岩内部损伤破坏进程,单轴条件下由割理产生的损伤破坏直接导致试样的拉伸破坏,围压条件下则围绕割理产生损伤并逐渐发展表现为贯通剪切破坏特征。本研究明确了煤岩微观结构特征与宏观力学行为之间的内在联系,为深部煤层气开采过程中井壁稳定控制及储层评价提供了重要的理论依据与科学参考。 展开更多
关键词 本溪组煤岩 微组构 力学损伤 数字岩心
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基于纳米压痕和XRD-EPMA技术的超临界CO_(2)注入煤体力学损伤演化机制
2
作者 聂百胜 赵丹 +5 位作者 刘鹏 王磊 王大琳 涂庆毅 杨靖韬 朱熹阳 《煤炭学报》 北大核心 2025年第7期3265-3279,共15页
CO_(2)地质封存技术是实现碳减排和废弃矿井资源再利用的有效技术之一,为揭示注入过程中超临界CO_(2)与煤体的相互作用机制及对煤体力学性质的影响规律,利用纳米压痕、XRD、SPM及EPMA综合表征技术,研究了深部煤层ScCO_(2)封存条件下煤... CO_(2)地质封存技术是实现碳减排和废弃矿井资源再利用的有效技术之一,为揭示注入过程中超临界CO_(2)与煤体的相互作用机制及对煤体力学性质的影响规律,利用纳米压痕、XRD、SPM及EPMA综合表征技术,研究了深部煤层ScCO_(2)封存条件下煤体表面形貌、矿物组分及微观力学性能随溶浸时间的变化规律,分析了煤体力学损伤与CO_(2)矿化反应的关联机制。结果表明:ScCO_(2)具有溶剂特性,会与煤体发生溶蚀作用,碳酸盐和硫酸盐相比于硅酸盐具有更高的溶解度和溶解速率,随着浸泡时间的增加,煤中碳酸盐和硫酸盐矿物含量缓慢持续减少。ScCO_(2)溶浸显著改变了煤体微观力学性质,弹性模量和硬度均随ScCO_(2)溶浸作用时间的增加呈指数下降趋势,弹性模量降至原煤的85.71%~90.33%,硬度降至76.07%~84.70%,其中溶浸2 d后煤体弹性模量和硬度衰减最为显著,分别下降超过86.9%和81.2%。由于溶浸过程中部分矿物质被溶解,导致煤体矿物种类和分布较为均一稳定,煤样力学性质均质性增强。在ScCO_(2)溶浸过程中,煤逐渐由弹性变形转变为塑性变形,纳米压痕裂纹迅速拓展,煤表面微观形貌损伤严重,蠕变变形量线性增加。溶蚀反应对煤体孔隙结构的改变和煤体弹-塑性的转变,增强了纳米压痕载荷曲线的离散性,造成弹出事件发生频率增加。研究可为煤层气增产开发、深部煤层CO_(2)储存安全性评估提供科学依据。 展开更多
关键词 碳封存 纳米压痕 力学损伤 微观力学 劣化机制
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层状灰岩酸蚀化学-力学损伤演化机制研究 被引量：1
3
作者 付丽 左双英 +2 位作者 王露 陈世万 李豪逸 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期492-502,共11页
为研究酸性水对碳酸盐岩溶蚀-力学特性的影响,在固定时间、常温常压状态下,将不同倾角层理的灰岩岩样分别放在pH=3、4、5的酸液中进行固定流速溶蚀试验,并对溶蚀试验后的岩样进行单轴压缩、声发射(AE)及电镜扫描试验(SEM),获得岩样酸蚀... 为研究酸性水对碳酸盐岩溶蚀-力学特性的影响,在固定时间、常温常压状态下,将不同倾角层理的灰岩岩样分别放在pH=3、4、5的酸液中进行固定流速溶蚀试验,并对溶蚀试验后的岩样进行单轴压缩、声发射(AE)及电镜扫描试验(SEM),获得岩样酸蚀前后质量、波速、Ca^(2+)/Mg^(2+)浓度、峰值强度、弹性模量、声发射振铃计数等指标的变化规律,分别采用溶蚀前后波速变化、声发射累积振铃计数表征岩样的化学溶蚀损伤和力学损伤,建立灰岩全变形过程的化学-力学损伤演化方程。试验结果表明,溶液酸性强度与岩样溶蚀率成正比,与宏观力学强度成反比,并且层理倾角对溶蚀的影响程度为90°>0°>45°。在酸性环境中,灰岩内部晶体被溶解,矿物联结减弱,从而引起宏观力学参数的改变,研究结果可以为废弃矿山岩体稳定评价提供参考。 展开更多
关键词 层状灰岩 酸性溶蚀 化学-力学损伤 损伤演化 声发射
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力学损伤香蕉的外观品质演变特性研究 被引量：1
4
作者 徐凤英 吴冠活 +3 位作者 邹湘军 李长友 徐策 黄少青 《江西农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期194-199,共6页
试验研究成熟香蕉受不同压载强度作用损伤表面的硬度、色差、果体损伤等外观品质随放置时间的演变特性。结果表明,损伤后香蕉随放置时间的增加,单位硬度的降低与压载强度呈较显著的相关性,相对色差的DL、Da、Db值改变与压载强度相关性较... 试验研究成熟香蕉受不同压载强度作用损伤表面的硬度、色差、果体损伤等外观品质随放置时间的演变特性。结果表明,损伤后香蕉随放置时间的增加,单位硬度的降低与压载强度呈较显著的相关性,相对色差的DL、Da、Db值改变与压载强度相关性较弱,只表现较为明显的趋势性,高强度均匀的面压载作用对香蕉的整体品质变化影响强于集中点压载的作用,轻微强度均匀的面压载作用与无压载自然放置性能接近,利于减轻香蕉贮存、运输过程的力学损伤,延长其生理寿命。 展开更多
关键词 香蕉 力学损伤 品质演变
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重频激光辐照对碳纤维/环氧树脂复合材料的力学损伤 被引量：2
5
作者 陈博 万红 +2 位作者 穆景阳 白书欣 杨孚标 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 2010年第3期12-15,共4页
主要研究了碳纤维/环氧树脂复合材料在不同参数重复频率激光辐照后的损伤形式变化以及其拉伸性能变化规律。结果表明,复合材料在激光辐照下的损伤形式主要分为单一基体损伤和基体与增强纤维共同损伤两种类型;激光峰值功率密度和脉冲宽... 主要研究了碳纤维/环氧树脂复合材料在不同参数重复频率激光辐照后的损伤形式变化以及其拉伸性能变化规律。结果表明,复合材料在激光辐照下的损伤形式主要分为单一基体损伤和基体与增强纤维共同损伤两种类型;激光峰值功率密度和脉冲宽度的增大对复合材料损伤形式影响较大,而辐照时间和重复频率的增大可增加复合材料的损伤程度,但对材料损伤形式影响较小;激光能量密度是影响复合材料辐照后拉伸强度保留率的最主要因素,而影响复合材料辐照后拉伸模量保留率的最主要因素为连续碳纤维增强相的损伤程度。 展开更多
关键词 碳纤维/环氧树脂复合材料 力学损伤 重复频率激光 辐照 激光参数
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液氮冷冲击煤的作用范围及力学损伤机理 被引量：3
6
作者 丛钰洲 翟成 +4 位作者 余旭 徐吉钊 孙勇 郑仰峰 唐伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期2484-2497,共14页
低温流体液氮对煤冷冲击的作用范围、煤内部因温差形成的热应力变化规律及其对煤形成损伤的力学作用机理,均是液氮在煤岩增透领域应用中亟待研究的关键问题。利用非接触式全场应变测量装置、红外温度场测量装置和热电偶温度测量装置,测... 低温流体液氮对煤冷冲击的作用范围、煤内部因温差形成的热应力变化规律及其对煤形成损伤的力学作用机理,均是液氮在煤岩增透领域应用中亟待研究的关键问题。利用非接触式全场应变测量装置、红外温度场测量装置和热电偶温度测量装置,测得开放环境下液氮冷冲击煤样钻孔后,钻孔周边煤体温度场及应变场随冷冲击时间的变化规律。通过建立包含弹性模量、泊松比、热膨胀系数、测点温差及测点所在半径参数的热应力模型,设计实验测得模型各参数并代入其中求解,计算得到煤岩内部不同位置处的热应力及其随冷冲击距离和时间的变化规律,并针对3类不同变质程度煤的上述规律进行对比。研究结果表明,在液氮冷冲击过程中,3类煤样内部各测点处的温度均呈现出快速降低—缓慢降低—稳定的变化规律,各测点处的热应力均经历了快速增长—缓慢增长—无增长3个阶段。距离冷冲击钻孔越近,相邻测点间的温度相差越大,所产生的热应力越大。液氮冷冲击1 800 s后,3类煤样各测点处的热应力均基本达到稳定阶段,距离冷冲击钻孔1 cm处所产生的热应力均≥1.84 MPa。液氮冷冲击能够使煤内部产生4类变形进而对煤造成损伤,其中“因压致拉”所产生的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类变形及3者相互组合的复合型变形,是煤体形成损伤产生复杂裂缝的根本原因。然而,液氮冷冲击对不同煤的降温及变形范围虽存在差异,但总体作用范围有限,仅能够在钻孔周边产生损伤,因此,液氮冷冲击技术建议结合压裂工艺进行应用,冷冲击所产生的损伤可用于降低起裂压力,并使压裂裂缝更为复杂。 展开更多
关键词 煤岩 液氮冷冲击 力学损伤 热应力 煤岩增透
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基于声发射和DIC特征的层状复合岩石力学损伤试验及模型研究 被引量：5
7
作者 杨振 亓宪寅 +2 位作者 冯梦瑶 王胜伟 付鹏 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2023年第4期119-126,133,共9页
为研究层状复合岩石的力学损伤特性,以深部致密储层砂岩及泥岩为研究对象,通过相似材料模型试验制备层状复合类岩石,开展单轴压缩试验并辅以声发射系统及数字图像修正(DIC)系统全过程监测,得到层状复合岩石的强度及弹性模量等物理力学... 为研究层状复合岩石的力学损伤特性,以深部致密储层砂岩及泥岩为研究对象,通过相似材料模型试验制备层状复合类岩石,开展单轴压缩试验并辅以声发射系统及数字图像修正(DIC)系统全过程监测,得到层状复合岩石的强度及弹性模量等物理力学参数。研究声发射振铃计数与岩石损伤演化过程对应规律,将单轴压缩下层状复合岩石损伤过程划分为初始损伤、损伤稳定发展及损伤加速三个阶段。以声发射内部损伤演化特征及DIC表面损伤演化特性为基础,建立了基于双损伤因子表征的层状复合岩石损伤本构模型。结果表明:3类岩石中,A类岩石的强度及弹性模量分别高于B类岩石21%和24%,AB类层状复合岩石的强度及弹性模量则低于B类岩石3%和4%。A类岩石以拉伸破坏为主,B类岩石多呈单斜面剪切破坏,AB类复合岩石主要沿胶结层理面或强度较弱部分产生拉伸-剪切滑移型破坏。三类岩石加载初期声发射活动较弱,在峰值应力时信号值达到最大。文中提出的模型合理地揭示了单轴压缩下层状复合岩石内部结构发展与外部裂纹萌发、扩展与贯通的损伤演化机理。 展开更多
关键词 层状复合岩石 相似材料 声发射 数字图像修正(DIC) 单轴压缩 力学损伤特性 损伤本构模型
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油井管特殊螺纹力学损伤与控制研究进展 被引量：1
8
作者 张颖 高安琪 +1 位作者 杨坤 董泽宇 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第30期13172-13180,共9页
油井管螺纹失效是目前油气田开采作业中常见且难以治理的事故之一,这一情况不仅制约开采进度,而且威胁井下安全。普通螺纹存在密封性能差、承载能力低、抗腐蚀能力弱等问题。主要从疲劳失效、密封失效、腐蚀失效三个方面阐述了油井管特... 油井管螺纹失效是目前油气田开采作业中常见且难以治理的事故之一,这一情况不仅制约开采进度,而且威胁井下安全。普通螺纹存在密封性能差、承载能力低、抗腐蚀能力弱等问题。主要从疲劳失效、密封失效、腐蚀失效三个方面阐述了油井管特殊螺纹接头力学性能的研究进展以及控制方法。在介绍油井管特殊螺纹接头发展历史进程的基础上进一步阐述目前油井管特殊螺纹接头的发展情况,指出当下中国油井管特殊螺纹研究所存在的不足,并提出油井管特殊螺纹力学性能未来研究的新方向。 展开更多
关键词 油井管 特殊螺纹 管柱力学 力学损伤
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压裂液腐蚀效应下煤体力学损伤规律及增透效果研究
9
作者 王宁 李树刚 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期150-156,共7页
为了提高低渗透煤层增透效果,提出采用表面活性剂协同酸液的腐蚀煤体技术改进煤层传统水力压裂技术,利用腐蚀性压裂液增强压裂液在煤体中的破坏效果,揭示腐蚀煤体力学变化特性,并将基于压裂液腐蚀的煤体增透技术在煤矿现场进行工业化应... 为了提高低渗透煤层增透效果,提出采用表面活性剂协同酸液的腐蚀煤体技术改进煤层传统水力压裂技术,利用腐蚀性压裂液增强压裂液在煤体中的破坏效果,揭示腐蚀煤体力学变化特性,并将基于压裂液腐蚀的煤体增透技术在煤矿现场进行工业化应用,考察煤层增透及瓦斯抽采效果。研究结果表明:经过压裂液腐蚀的煤样破坏过程分为4个阶段:裂隙闭合阶段、弹性变形阶段、裂隙稳定扩展阶段及裂纹加速扩展阶段,腐蚀压裂液深入煤岩内部的孔洞和裂隙中,与其中的黏土矿物和无机盐矿物等杂质矿物反应,造成煤岩孔洞和裂隙的破坏,导致煤样内部出现了不贯通裂隙,在经过腐蚀处理后,煤样破坏过程中进入裂隙稳定扩展阶段所受的应力变小,煤样强度降低,经过十二烷基磺酸钠(SDS)协同腐蚀处理后煤样强度最低,煤样产生裂隙所受的应力值最低,表明SDS对腐蚀效果破坏煤体结构具有积极作用。通过工业性试验可得,同普通水力压裂孔对比,酸化腐蚀压裂孔维持在高浓度、高流量的时间长,衰减得慢。压裂影响区域导向孔瓦斯抽采体积分数最高达到76%;与平均瓦斯浓度相比,水力压裂钻孔瓦斯抽采体积分数提高了8%,钻孔间距从6 m扩大到11 m,节约了煤矿瓦斯治理成本。 展开更多
关键词 低渗透煤层 压裂液 腐蚀煤体 力学损伤 增透技术
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考虑初始压密阶段的充填节理岩石干湿循环单轴压缩损伤力学模型
10
作者 柴少波 宋博阳 +4 位作者 文成伍 宋浪 刘晋豪 史雷 赵川 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第4期185-196,共12页
充填节理岩石在干湿循环工况下的压缩过程出现明显的初始压密阶段,而现有岩石损伤模型很少考虑节理充填特性,并且不易准确描述初始压密阶段的非线性变形。鉴于此,本文将充填节理岩石抽象为由空隙和非空隙两部分组成,依据空隙部分的变形... 充填节理岩石在干湿循环工况下的压缩过程出现明显的初始压密阶段,而现有岩石损伤模型很少考虑节理充填特性,并且不易准确描述初始压密阶段的非线性变形。鉴于此,本文将充填节理岩石抽象为由空隙和非空隙两部分组成,依据空隙部分的变形协调关系,计算充填节理岩石的压密变形;基于统计损伤理论,以岩石微元强度为界限分析充填节理岩石的受力变形过程,建立了充填节理岩石的压密-弹塑性单轴压缩损伤力学方程。然后,提供了损伤力学模型中各参数的确定方法,并依据干湿循环作用下的充填节理岩石试样压缩试验数据完成了损伤力学模型的验证以及参数分析和损伤度分析。结果表明:干湿循环作用引起的岩样损伤程度随循环作用次数增加而逐渐提高,表现为空隙部分占比不断增加;由压缩作用引起的损伤逐渐滞后,反映出充填节理岩石的环境致劣特征。本文构建的模型能够较好地分析充填节理岩石在干湿循环作用下的压缩力学性能,具有一定的实际工程意义。 展开更多
关键词 充填节理 初始压密变形 损伤力学模型 干湿循环 累积损伤
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基于连续介质损伤力学的钛合金耐压球壳极限强度分析 被引量：1
11
作者 张博文 万正权 +2 位作者 赵青 徐强 张爱锋 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期92-102,共11页
本文在连续介质损伤力学理论框架下,以深海载人装备耐压球壳结构为研究对象,开展Bonora损伤模型适用性研究。首先,设计TA31钛合金加载卸载试验,依据试验结果,分析Bonora模型参数对材料应力应变响应的影响规律;随后,提出一种模型参数校... 本文在连续介质损伤力学理论框架下,以深海载人装备耐压球壳结构为研究对象,开展Bonora损伤模型适用性研究。首先,设计TA31钛合金加载卸载试验,依据试验结果,分析Bonora模型参数对材料应力应变响应的影响规律;随后,提出一种模型参数校准方法,依据试验数据确定TA31钛合金的模型参数;最后,将Bonora模型通过VUMAT子程序的形式嵌入到有限元软件中,开展钛合金球壳结构的极限强度分析,并与传统方法进行对比。研究结果表明,在耐压球壳极限强度分析中,引入Bonora模型可以准确模拟耐压球壳结构的失效模式和破坏压力。该模型在材料本构关系中考虑了屈服强度、抗拉强度以及最大塑性应变的影响,结构失效的物理意义更加明确,对材料性能的优化与提升具有指导意义。 展开更多
关键词 钛合金 耐压球壳 连续介质损伤力学 Bonora模型 数值模拟
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酸污染石灰改良黄土的单轴压缩力学特性
12
作者 刘小艺 王家鼎 +4 位作者 焦少通 姜荣 张登飞 李琳 赵凡凡 《兰州大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期505-512,共8页
富含酸性物质的工业废水被排放到建筑地基灰土层后,土体的工程性质易发生劣化,导致地基失稳变形.对经过盐酸污染后的石灰改良黄土进行单轴抗压试验和扫描电镜测试,对酸污染后石灰改良黄土的性质劣化机理进行综合分析.结果表明,酸污染后... 富含酸性物质的工业废水被排放到建筑地基灰土层后,土体的工程性质易发生劣化,导致地基失稳变形.对经过盐酸污染后的石灰改良黄土进行单轴抗压试验和扫描电镜测试,对酸污染后石灰改良黄土的性质劣化机理进行综合分析.结果表明,酸污染后石灰改良黄土的应力应变曲线为软化型,多呈脆性破坏.随着酸溶液浓度的增加,不同配比灰土试样的抗压强度均有所降低,其中一九灰土试样的抗压强度最低,三七灰土试样变化幅度最大.土体经过酸污染后,其储能能力下降,总能量、弹性应变能和耗散能均呈现下降趋势.灰土内部的胶结物质溶蚀以及水胶连结作用的削弱是导致土体力学性质劣化的主要原因. 展开更多
关键词 酸污染 抗压强度 石灰改良黄土 微观结构 力学损伤
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损伤生物力学2023年度研究进展
13
作者 李海岩 赵洪乾 +3 位作者 王彦鑫 贺丽娟 崔世海 吕文乐 《医用生物力学》 CSCD 北大核心 2024年第6期1026-1033,共8页
损伤生物力学是研究人体在外部载荷作用下的生物力学响应与损伤机制的交叉学科,旨在为预防、诊断与治疗人体损伤提供科学依据,广泛应用于临床医学、运动科学、康复工程、交通安全和航空航天等领域。本文综述了2023年度损伤生物力学的研... 损伤生物力学是研究人体在外部载荷作用下的生物力学响应与损伤机制的交叉学科,旨在为预防、诊断与治疗人体损伤提供科学依据,广泛应用于临床医学、运动科学、康复工程、交通安全和航空航天等领域。本文综述了2023年度损伤生物力学的研究进展,主要涉及损伤机制的深度解析、损伤预测与防护策略创新,以及损伤诊断与康复技术的最新应用。通过系统梳理研究进展,希望为未来损伤生物力学学科的持续发展提供新的研究方向与思路,并致力于推动跨学科交叉融合与技术创新。 展开更多
关键词 损伤生物力学 损伤机制 损伤预测 防护策略 诊断与康复
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基于裂隙演化微分动力学机制的岩石损伤本构模型 被引量：3
14
作者 邓乃夫 乔兰 +2 位作者 刘建 张庆龙 李庆文 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期677-689,共13页
为研究天然岩石内部不同形态裂隙的演化行为与岩石累计损伤程度之间的关系,运用唯象理论将岩石分为完整岩石微元体、闭合裂隙微元体和开口裂隙微元体3组分。基于生物群落生长逻辑建立岩石的裂隙演化微分动力学方程,并利用半解析方式求... 为研究天然岩石内部不同形态裂隙的演化行为与岩石累计损伤程度之间的关系,运用唯象理论将岩石分为完整岩石微元体、闭合裂隙微元体和开口裂隙微元体3组分。基于生物群落生长逻辑建立岩石的裂隙演化微分动力学方程,并利用半解析方式求解岩石闭合裂隙与开口裂隙在受压状态下的演化表达式,实现压缩过程中岩石不同微元体之间转化关系的量化。其中开口裂隙演化曲线呈先下降后上升趋势,反映初始开口裂隙在压密阶段前后的变化规律,符合压密阶段非线性的应力-应变曲线关系。随后,以岩石裂隙演化解析表达式定义岩石压缩破坏的全局损伤变量,精准量化岩石在初始阶段、压密阶段、弹塑性阶段以及峰后阶段的全过程损伤程度,并提出基于上述裂隙演化机制和全局损伤变量的损伤本构模型。最后,基于微分方程理论推导、强度准则以及多目标优化等多种手段确定损伤本构模型参数,完成对岩石三组分初始比例以及3种裂隙转化因子的稳定求解,进而实现岩石压缩过程中的应力应变曲线仿真。研究结果表明:在煤岩及炭质泥岩的实例分析中,所建立的损伤本构模型能够较好表征不同岩石在不同围压下的应力应变特征及裂隙扩展规律,模型仿真结果与试验结果基本吻合。 展开更多
关键词 损伤本构模型 裂隙演化 微分动力学方程 损伤力学 多目标优化
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基于损伤力学的轴承钢旋弯疲劳寿命预测 被引量：1
15
作者 于宜冰 贺自强 +2 位作者 贺小帆 杨振宇 詹志新 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2585-2594,共10页
基于连续损伤力学理论,提出了考虑真空化学热处理工艺影响的疲劳损伤模型及数值计算方法,研究了M50NiL轴承钢的旋弯疲劳损伤分析及寿命预测方法。给出了本构模型、疲劳损伤演化方程和理论模型中的材料参数标定方法,基于ABAQUS平台,通过... 基于连续损伤力学理论,提出了考虑真空化学热处理工艺影响的疲劳损伤模型及数值计算方法,研究了M50NiL轴承钢的旋弯疲劳损伤分析及寿命预测方法。给出了本构模型、疲劳损伤演化方程和理论模型中的材料参数标定方法,基于ABAQUS平台,通过编写UMAT子程序,实现了基于硬化层影响的疲劳损伤分析的损伤力学-有限元数值计算方法;对淬火回火、渗碳及碳氮复渗2种真空化学热处理的M50NiL轴承钢,开展了旋弯疲劳试验,分析了热处理工艺对疲劳性能的影响;基于提出的疲劳损伤模型及数值计算方法,预测了M50NiL轴承钢的旋弯疲劳寿命,并与试验结果进行对比,验证了所提方法的适用性。 展开更多
关键词 M50NiL轴承钢 旋弯疲劳 寿命预测 损伤力学 数值计算
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面向大角度座椅研发的后倾坐姿乘员损伤仿生模型开发及验证
16
作者 李海岩 张胜娇 +4 位作者 王彦鑫 张欣玉 崔世海 贺丽娟 吕文乐 《汽车工程》 北大核心 2025年第8期1588-1595,1626,共9页
智能汽车的快速推广使得零重力座椅有了更多的应用场景,这给后倾坐姿乘员约束系统设计带来全新的挑战。为弥补现今碰撞测试假人对后倾坐姿乘员安全研发的局限性,本研究基于图斯特第五百分位女性(TUST IBMs F05)和第五十百分位男性(TUST ... 智能汽车的快速推广使得零重力座椅有了更多的应用场景,这给后倾坐姿乘员约束系统设计带来全新的挑战。为弥补现今碰撞测试假人对后倾坐姿乘员安全研发的局限性,本研究基于图斯特第五百分位女性(TUST IBMs F05)和第五十百分位男性(TUST IBMs M50)乘员损伤仿生模型,通过姿态调整重建,开发后倾坐姿乘员损伤仿生模型,并通过重构尸体试验验证模型有效性。试验结果表明两种模型位移-时间曲线均落在尸体通道内,该模型在胸腰椎、骨盆几何形态上符合真实的人体结构,其他软组织亦兼具详细、逼真的解剖学结构和网格质量良好的优点,具有较高的生物逼真度。模型可为研究后倾坐姿乘员碰撞损伤机理、制订安全防护策略和相关法规提供可靠的基础数据,也为大倾角汽车座椅开发及安全和舒适性测评提供高效的计算工具。 展开更多
关键词 后倾坐姿乘员 损伤生物力学模型 50th百分位男性 5th百分位女性 大角度座椅
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基于损伤力学的疲劳全寿命数值预估方法
17
作者 石欣桐 杨宇 +2 位作者 肖迎春 黄博 冯威 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第11期4776-4783,共8页
疲劳失效是影响结构件使用安全的主要问题,对疲劳寿命进行准确预测具有重要的工程意义。基于采用平均应力修正的损伤力学演化模型,结合有限元法建立了同时考虑裂纹萌生与扩展的疲劳全寿命数值预估方法。为了验证该方法,开展了不同应力... 疲劳失效是影响结构件使用安全的主要问题,对疲劳寿命进行准确预测具有重要的工程意义。基于采用平均应力修正的损伤力学演化模型,结合有限元法建立了同时考虑裂纹萌生与扩展的疲劳全寿命数值预估方法。为了验证该方法,开展了不同应力水平下铝合金开孔板试样疲劳试验与疲劳数值模拟。结果表明,基于所建立的疲劳数值分析方法能够有效预测开孔板裂纹扩展过程及疲劳全寿命,预测寿命误差带在两倍以内。 展开更多
关键词 损伤力学 疲劳 寿命预估 平均应力
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基于损伤力学的颈部椎间盘退化与寿命预测研究
18
作者 刘景龙 徐鹏 +1 位作者 王丽珍 樊瑜波 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期658-658,共1页
目的在长期的循环载荷作用下,飞行员的椎间盘容易发生疲劳损伤,损伤的累积导致椎间盘退化,降低椎间盘的承载寿命,影响日常生活和飞行训练。然而目前缺少对长期振动载荷作用下椎间盘损伤退化及寿命预测的研究。本文基于连续介质损伤力学... 目的在长期的循环载荷作用下,飞行员的椎间盘容易发生疲劳损伤,损伤的累积导致椎间盘退化,降低椎间盘的承载寿命,影响日常生活和飞行训练。然而目前缺少对长期振动载荷作用下椎间盘损伤退化及寿命预测的研究。本文基于连续介质损伤力学方法分析了飞行时长、振动频率、头盔重量及恢复训练对飞行员椎间盘疲劳损伤的影响。方法基于连续介质损伤力学的非线性损伤演化方程,在方程中考虑适用于人体组织自修复的恢复因子,使用椎间盘的体外疲劳实验数据和人体在正常步态过程中不同年龄段的椎间盘损伤数据对损伤演化模型进行参数标定和模型验证,得到了适用于人体椎间盘损伤演化和寿命预测的损伤演化方程。基于此方程,考虑飞行时长、振动频率、头盔重量和恢复锻炼等参数的作用,分析了各参数下飞行员颈部椎间盘的损伤演化历程,对椎间盘的寿命进行了预测。结果和结论考虑恢复因子的损伤演化方程能够用于人体椎间盘的损伤演化分析。结果显示,随着飞行时间的增加,椎间盘损伤退化的速度加快,椎间盘到达完全损伤的寿命缩短。频率及头盔重量的增加均会加快椎间盘的损伤速度。恢复因子的增加可促进椎间盘的损伤恢复,延长其发生退化的寿命。 展开更多
关键词 椎间盘退化 椎间盘损伤 连续介质损伤力学 寿命预测 疲劳损伤 演化历程 振动载荷 循环载荷
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基于损伤力学分析的汽轮机转子寿命损耗计算方法
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作者 王元良 廖燕清 +2 位作者 彭家辉 徐鸿 倪永中 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1525-1532,共8页
在ANSYS有限元软件中使用耦合损伤的Chaboche黏塑性本构模型对1000 MW超超临界汽轮机转子在不同起动工况下的热机械力学响应进行了数值模拟。基于转子表面危险区域应力和损伤的分析结果,建立了汽轮机起动参数与转子最大损伤之间的函数关... 在ANSYS有限元软件中使用耦合损伤的Chaboche黏塑性本构模型对1000 MW超超临界汽轮机转子在不同起动工况下的热机械力学响应进行了数值模拟。基于转子表面危险区域应力和损伤的分析结果,建立了汽轮机起动参数与转子最大损伤之间的函数关系,并以此提出了一种适用于复杂起动及升负荷工况下的转子寿命损耗计算方法。结果表明:在标准起动工况下模型计算结果与汽轮机寿命损耗分配表中的数据基本一致,验证了模型的有效性;采用所提方法后,对实际起动曲线进行简单处理,可快速计算出转子的寿命损耗率以及危险区域的热应力。 展开更多
关键词 汽轮机转子 黏塑性本构模型 损伤力学 寿命预测 回归模型
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冻融环境下混凝土力学性能试验及损伤演化 被引量：34
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作者 田威 谢永利 党发宁 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期38-44,共7页
通过对饱水状态下的多组混凝土试样进行冻融循环试验,对经历不同冻融循环后的试样进行了单轴压缩强度测定,从损伤和能量耗散的角度对试样进行了力学性能的分析;并运用CT细观试验的方法初步对经历不同冻融循环次数下的试样进行了细观结... 通过对饱水状态下的多组混凝土试样进行冻融循环试验,对经历不同冻融循环后的试样进行了单轴压缩强度测定,从损伤和能量耗散的角度对试样进行了力学性能的分析;并运用CT细观试验的方法初步对经历不同冻融循环次数下的试样进行了细观结构分析。通过试验研究,得到了饱水状态下混凝土材料的冻融破坏特征及不同冻融循环次数下试样质量、单轴应力-应变全过程曲线、抗压强度、能量耗散和细观结构变化特征,系统研究了冻融循环下混凝土主要物理力学性能及损伤演化规律,为寒区重大工程冻融灾变预测提供了较可靠的基础依据。 展开更多
关键词 混凝土 冻融循环 力学损伤劣化 能量耗散
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