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球度和扁平度对含瓦斯水合物煤体宏细观力学性质影响研究
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作者 高霞 梅雯艳 +1 位作者 吴强 崔祥龙 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第5期86-94,共9页
为探究球度和扁平度对含瓦斯水合物煤体宏细观力学性质影响规律,采用PFC 2D建立5种不同球度和扁平度下含瓦斯水合物煤体数值模型,并对其进行三轴压缩模拟试验。研究结果表明:不规则颗粒形状下含瓦斯水合物煤体应力-应变曲线均呈应变软化... 为探究球度和扁平度对含瓦斯水合物煤体宏细观力学性质影响规律,采用PFC 2D建立5种不同球度和扁平度下含瓦斯水合物煤体数值模型,并对其进行三轴压缩模拟试验。研究结果表明:不规则颗粒形状下含瓦斯水合物煤体应力-应变曲线均呈应变软化型,且随着球度的减小和扁平度的增大,曲线应变软化现象越明显;不同颗粒形状下含瓦斯水合物煤体试样的配位数均随应变增加呈对数增长,扁平度对含瓦斯水合物煤体配位数影响较为显著;不同球度和扁平度下试样的累加法向接触力呈“花生型”分布,试样整体表现为各向异性。研究结果可为研究含瓦斯水合物煤体力学性质和变形机理提供理论参考。 展开更多
关键词 含瓦斯水合物煤体 离散元 球度 扁平度 宏细观力学性质
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干湿循环作用下堆石料宏细观力学特性的离散元模拟研究
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作者 王辉 钮新强 +1 位作者 马刚 周伟 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期665-676,共12页
堆石料的物理力学特性在干湿循环作用下会发生明显劣化。基于堆石料颗粒三维扫描结果,建立了宽粒径范围的堆石料颗粒模板库。考虑干湿循环对颗粒强度、颗粒间接触模量和摩擦系数的影响,提出了一种考虑堆石颗粒干湿循环劣化的颗粒破碎模... 堆石料的物理力学特性在干湿循环作用下会发生明显劣化。基于堆石料颗粒三维扫描结果,建立了宽粒径范围的堆石料颗粒模板库。考虑干湿循环对颗粒强度、颗粒间接触模量和摩擦系数的影响,提出了一种考虑堆石颗粒干湿循环劣化的颗粒破碎模拟方案。在此基础上,采用FDM-DEM耦合方法对不同干湿循环作用下的堆石料试样进行一系列三轴压缩试验,讨论了在三轴压缩条件下干湿循环对堆石料宏细观力学特性的影响规律。结果表明:堆石料的初始模量和峰值强度随着干湿循环次数N的增加而呈非线性降低,干湿循环对体变曲线在初始阶段的剪缩和加载后期的剪胀有抑制作用,当N增大至某一值时,干湿循环对堆石料的宏观变形和强度的影响逐渐不明显。干湿循环次数越大,试样内部平均配位数越大,接触滑移比越大,试样内部的偏组构呈非线性减小,即各向异性程度在逐渐减小,这说明干湿循环对试样内部的各向异性发展有抑制作用。 展开更多
关键词 干湿循环 堆石体 颗粒破碎 离散单元法 宏细观力学特性
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干湿循环脆性岩石直接拉伸断裂的宏细观力学模型 被引量:2
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作者 李晓照 车行 +1 位作者 李海峰 戚承志 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1906-1916,2049,共12页
针对三峡库区消落带等长期处于干湿循环条件下导致岩石损伤破坏的工程问题,探究在干湿循环和直接拉伸荷载共同作用下,脆性岩石的宏细观断裂力学特性这个难点问题。由于干湿循环条件下的直接拉伸试验较难实现,考虑干湿循环与直接拉伸荷... 针对三峡库区消落带等长期处于干湿循环条件下导致岩石损伤破坏的工程问题,探究在干湿循环和直接拉伸荷载共同作用下,脆性岩石的宏细观断裂力学特性这个难点问题。由于干湿循环条件下的直接拉伸试验较难实现,考虑干湿循环与直接拉伸荷载作用的宏细观力学关系模型非常欠缺。基于断裂力学理论方法,结合干湿循环试验研究方法,提出了一种干湿循环条件下脆性岩石直接拉伸断裂的宏细观力学模型。该模型是在考虑了干湿循环次数n与含水率ω对断裂韧度K_(IC)和初始损伤因子D_(0)综合影响的基础上,结合岩石初始细观裂纹损伤与裂纹断裂韧度的直接拉伸细观裂纹扩展力学模型建立的。对比分析抗拉强度、裂纹扩展极限长度l_(lim)、弹性模量、岩石劣化损伤的理论与试验结果,验证了模型的合理性。讨论了初始裂纹倾角φ、材料常数β等参数影响下,裂纹启裂应力及峰值应力随干湿循环次数n的变化规律。对比分析了干湿循环和单独含水条件对岩石劣化度力学特性的影响。 展开更多
关键词 脆性岩石 干湿循环 直接拉伸 断裂 宏细观力学模型
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可燃冰沉积物宏细观力学特性真三轴试验离散元模拟 被引量:8
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作者 周博 王宏乾 +2 位作者 王辉 周世琛 薛世峰 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期131-140,共10页
为了研究孔隙填充型可燃冰沉积物在复杂应力状态下的力学特性,采用三维离散元法对孔隙填充型可燃冰沉积物试样进行在不同平均应力、不同中主应力系数下的真三轴压缩模拟试验,研究平均应力和中主应力系数对宏、细观力学性质的影响以及细... 为了研究孔隙填充型可燃冰沉积物在复杂应力状态下的力学特性,采用三维离散元法对孔隙填充型可燃冰沉积物试样进行在不同平均应力、不同中主应力系数下的真三轴压缩模拟试验,研究平均应力和中主应力系数对宏、细观力学性质的影响以及细观力学机制的演化与宏观力学特性的联系。结果表明:平均应力的取值主要影响可燃冰沉积物的峰值强度;大、中、小主应力以及大、中、小主应变受到中主应力系数的取值影响较大,其变化趋势与颗粒接触的强接触组构主值表现出良好的相似性;在三向应力不等的情况下,可燃冰沉积物的破坏强度符合Lade-Duncan准则;随着中主应力系数逐渐增大,XY平面上的法向接触力更倾向于朝着中主应力方向发展。 展开更多
关键词 可燃冰沉积物 真三轴压缩试验 离散单元法 平均应力 中主应力系数 宏细观力学性质
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脆性岩石渐进及蠕变失效特性宏细观力学模型研究 被引量:12
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作者 李晓照 邵珠山 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1391-1398,共8页
压应力作用脆性岩石渐进及蠕变失效特性是其力学性质研究的两个主要研究方向。其对于深部地下开挖围岩稳定性的判断有着重要的指导意义。岩石内部微裂纹扩展对脆性岩石的渐进及蠕变特性有着重要的影响。因此,基于岩石的应力与裂纹扩展... 压应力作用脆性岩石渐进及蠕变失效特性是其力学性质研究的两个主要研究方向。其对于深部地下开挖围岩稳定性的判断有着重要的指导意义。岩石内部微裂纹扩展对脆性岩石的渐进及蠕变特性有着重要的影响。因此,基于岩石的应力与裂纹扩展关系及裂纹扩张演化法则,并结合宏细观损伤定义之间的关系,提出了一个新的宏细观力学模型,推出了岩石完整的应力–应变关系与蠕变理论表达式。分析了围压对岩石的应力–应变关系的影响。研究了岩石内部初始微裂纹尺寸及裂纹间摩擦系数对应力应变关系及岩石强度的影响。并给出了不同围压下岩石裂纹初始应力与峰值应力,其对蠕变实验中的施加应力初始值选取提供了一定参考。然后,研究了恒定围压、轴压分级加载应力路径下的岩石蠕变应变及应变率变化趋势。通过试验结果验证了理论模型的合理性。进而,对压应力作用下细观裂纹扩展对岩石力学特性影响的理解提供了一定的理论参考。 展开更多
关键词 宏细观力学模型 应力-应变关系 蠕变 断裂 损伤
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基于改进颗粒模型的筒仓卸粮宏细观力学响应模拟研究 被引量:2
6
作者 冯永 潘樊 刘杰 《中国粮油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期103-110,共8页
离散元模拟常作为研究筒仓卸粮的方法,但由于在模拟中所用颗粒模型多为单一ball单元模型,使得模拟卸粮的颗粒内摩擦远小于真实实验情况,从而导致模拟结果与实验结果误差较大。本研究在已有离散元程序基础上,添加了黏度系数较大的微型颗... 离散元模拟常作为研究筒仓卸粮的方法,但由于在模拟中所用颗粒模型多为单一ball单元模型,使得模拟卸粮的颗粒内摩擦远小于真实实验情况,从而导致模拟结果与实验结果误差较大。本研究在已有离散元程序基础上,添加了黏度系数较大的微型颗粒来模拟粉尘,建立了一种改进颗粒模型。基于合理的物理实验,从卸粮过程的宏细观力学响应角度深入探究了改进颗粒模型相对于传统ball单元模型的优势,结果表明,改进颗粒模型的仓壁侧压力曲线振荡幅度更大,与实验情况更吻合。改进颗粒模型的模拟数据曲线与物理实验数据曲线更接近,仓壁动态侧压力曲线标准差相比传统ball单元减小了77.3%。剪切力与位移曲线的标准差相比传统ball单元的标准差减小了12.5%,拟合效果更好。 展开更多
关键词 改进颗粒模型 筒仓卸粮 离散元模拟 宏细观力学响应
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CDC-16道岔捣固车对有砟道床作业的宏细观力学行为的影响 被引量:3
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作者 迟义浩 肖宏 +1 位作者 张智海 姜子清 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期2338-2348,共11页
道岔是实现列车转线的关键设备,是铁路轨道的三大薄弱环节之一,定期进行捣固养护作业是保障列车安全运营的重要手段。但目前针对道岔捣固作业主要依赖实践经验,缺乏理论依据。为研究捣固作业对道岔区有砟道床力学特性的影响,首先,基于DE... 道岔是实现列车转线的关键设备,是铁路轨道的三大薄弱环节之一,定期进行捣固养护作业是保障列车安全运营的重要手段。但目前针对道岔捣固作业主要依赖实践经验,缺乏理论依据。为研究捣固作业对道岔区有砟道床力学特性的影响,首先,基于DEM-MBD耦合算法,建立CDC-16捣固车捣固装置-钢轨-轨枕-有砟道床仿真模型,实现道岔区捣固作业的有效模拟;其次,开展现场横向阻力试验,验证模型的正确性;最后,分析捣固作业前后道床阻力特性、轨枕竖向位移及道床支承刚度的变化规律,探讨捣固作业次数对有砟道床质量状态的影响。研究结果表明:捣固作业后道床横向阻力降低32.40%,纵向阻力降低28.13%,支承刚度降低86.23%;捣固作业不会改变枕侧、枕底和枕端3部分对纵横向阻力的贡献排序,但对枕侧区域的分担比影响最大;随着捣固次数增加,在一定范围内道床纵横向阻力和支承刚度提升较明显。综合考虑有砟道床质量状态、力学特性以及大机作业效率,建议对道岔区尖轨位置捣固作业以2~3次为宜。 展开更多
关键词 道岔区 有砟道床 DEM-MBD耦合算法 宏细观力学特性 捣固次数
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粗粒含量对砂卵石土宏细观力学特性影响分析 被引量:16
8
作者 田世雄 路军富 +1 位作者 连鹏 凌森林 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第2期186-191,共6页
砂卵石土粗粒含量对基坑及隧道围岩等稳定性影响较大,然而不同粗粒含量砂卵石土宏细观力学特性尚不明确。采用室内大型粗粒土三轴试验与数值三轴试验相结合的方法,对不同粗粒含量砂卵石土宏观及细观力学特性开展研究。研究结果表明:随... 砂卵石土粗粒含量对基坑及隧道围岩等稳定性影响较大,然而不同粗粒含量砂卵石土宏细观力学特性尚不明确。采用室内大型粗粒土三轴试验与数值三轴试验相结合的方法,对不同粗粒含量砂卵石土宏观及细观力学特性开展研究。研究结果表明:随着粗粒含量增加,砂卵石土的应力应变曲线表现为应变软化性;围压不变时,砂卵石土随着粗粒含量增加,应力峰值增大而达到峰值时的应变逐渐减小。建立了砂卵石土粗粒含量与内摩擦角和黏聚力等力学指标之间函数关系,随着粗粒含量的增加,砂卵石土的内摩擦角与黏聚力也以线性趋势增大;提出了不同粗粒含量砂卵石土的接触模量、颗粒刚度比、摩擦系数、接触粘结强度等颗粒离散元细观参数。研究成果为砂卵石地层工程精细化设计及施工提供理论支撑。 展开更多
关键词 砂卵石土 粗粒含量 离散元 宏细观力学特性
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垃圾渗滤液侵蚀下混凝土宏细观力学特性演化规律 被引量:4
9
作者 漆明毅 谭维佳 《混凝土》 CAS 北大核心 2021年第11期14-20,共7页
目前针对混凝土力学特性的研究多集中在硫酸盐侵蚀、氯离子侵蚀、酸侵蚀、冻融循环等,对经垃圾渗滤液侵蚀后的混凝土力学特性演化规律的研究还处于空白阶段。考虑到微纳米压痕试验是新兴起的一种测定材料细/微观力学行为的新方法,重点... 目前针对混凝土力学特性的研究多集中在硫酸盐侵蚀、氯离子侵蚀、酸侵蚀、冻融循环等,对经垃圾渗滤液侵蚀后的混凝土力学特性演化规律的研究还处于空白阶段。考虑到微纳米压痕试验是新兴起的一种测定材料细/微观力学行为的新方法,重点采用微米压痕试验研究了垃圾渗滤液对混凝土试样表面和不同侵蚀深度处的细观力学特性的影响。同时,通过单轴压缩试验研究了混凝土在垃圾渗滤液侵蚀下的宏观力学特性演化规律。相关试验可以为了解垃圾渗滤液侵蚀条件下混凝土结构宏/细观力学特性演化规律提供科学依据。 展开更多
关键词 混凝土 垃圾渗滤液 侵蚀作用 耐久性 宏细观力学特性
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球形颗粒流数值模拟宏细观力学强度参数相关性研究 被引量:9
10
作者 周玉县 梁亦垅 黄晓锋 《科学技术与工程》 北大核心 2015年第22期61-67,共7页
采用颗粒离散元方法研究岩土体的细观力学性质时,由于细观参数的选取具有一定的人为性和不确定性,如何确定宏、细观参数之间的关系是必须面临的难题。基于平行粘结模型,在大量数值三轴压缩试验基础上,建立了岩土颗粒材料三维细观参数(... 采用颗粒离散元方法研究岩土体的细观力学性质时,由于细观参数的选取具有一定的人为性和不确定性,如何确定宏、细观参数之间的关系是必须面临的难题。基于平行粘结模型,在大量数值三轴压缩试验基础上,建立了岩土颗粒材料三维细观参数(颗粒摩擦系数、颗粒接触刚度比、颗粒粘结强度、颗粒粘结强度比)与材料宏观力学强度参数(c,φ)的标定关系。结果表明:细观参数颗粒接触刚度比与颗粒摩擦系数对岩土颗粒材料的剪切强度参数(c,φ)影响较大,其他参数影响可忽略;采用多元非线性拟合方法,定量给出了相关细观参数与宏观剪切强度参数(c,φ)的计算公式;并通过一处于蠕滑状态的边坡力学状态对标定的参数准确性进行了验证。所建立的预测公式可为相关力学计算与数值模拟提供参数确定依据。 展开更多
关键词 颗粒流 宏细观力学 压缩试验 平行粘结模型 力学参数
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预拉脆性岩石动态直接拉伸断裂的宏细观力学模型
11
作者 李晓照 闫怀蔚 +1 位作者 李连杰 戚承志 《岩土力学》 2025年第S1期217-227,237,共12页
预拉应力作用下脆性岩石的动态直接拉伸破坏力学特性,对于深部岩石工程的安全稳定性评价具有重要意义。然而,由于预拉岩石的动力直接拉伸试验条件较为苛刻,该方面的试验研究相对欠缺,关于宏-细观力学机制的理论研究更是缺乏。基于准静... 预拉应力作用下脆性岩石的动态直接拉伸破坏力学特性,对于深部岩石工程的安全稳定性评价具有重要意义。然而,由于预拉岩石的动力直接拉伸试验条件较为苛刻,该方面的试验研究相对欠缺,关于宏-细观力学机制的理论研究更是缺乏。基于准静态直接拉伸荷载作用下的翼型裂纹扩展模型、准静态与动态断裂韧度关系模型、动静耦合的应变率与应变关系函数,通过引入与预拉应力相关的断裂韧度修正参数λ,提出了一个脆性岩石在预拉伸作用下动态直接拉伸破坏的本构关系模型,建立了预拉岩石动态断裂韧度增强效应与动态直接拉伸强度提升之间的联系。当预拉应力小于岩石内部裂纹启裂应力时,预拉应力的增大强化了脆性岩石的动态直接拉伸强度。通过比较轴向预拉应力σ_(1pre)与裂纹启裂应力σ_(1ci)的大小关系,将预拉岩石动态直接拉伸断裂本构关系分为3种工况。重点分析了预拉应力对脆性岩石力学特性影响,讨论了岩石初始状态参数(初始损伤、裂纹初始尺寸、角度)对预拉岩石力学特性影响。研究结果为深部地下工程施工与设计提供一定理论参考。 展开更多
关键词 脆性岩石 预拉应力 动态直接拉伸 本构关系 宏细观力学模型
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基于改进颗粒簇单元的卸粮宏细观机理模拟 被引量:2
12
作者 冯永 原子然 《中国粮油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期69-76,共8页
传统PFC模拟卸粮均采用单一ball单元模型,不能准确反映小麦等不规则粮食卸粮过程中的宏细观力学机理。本研究建立了由clump单元和ball单元组成的改进颗粒簇单元,以室内卸粮物理模型试验为基础进行数值计算,并和传统模型的模拟结果进行... 传统PFC模拟卸粮均采用单一ball单元模型,不能准确反映小麦等不规则粮食卸粮过程中的宏细观力学机理。本研究建立了由clump单元和ball单元组成的改进颗粒簇单元,以室内卸粮物理模型试验为基础进行数值计算,并和传统模型的模拟结果进行对比分析。研究表明:(1)在宏观仓壁压力方面,改进颗粒簇单元模拟所得结果与传统ball模型相比,误差降低了17.9%;(2)在颗粒细观结构方面,改进模型的颗粒堆积孔隙率下降了3.07%,而配位数增大了27%,模拟误差降低了3.12%;(3)改进模型接触力数量增加了96.3%,接触力链分布更均匀密集,能清晰反映瞬时拱此消彼长的动态变化。本研究建立的改进颗粒簇单元提高了模拟的准确度,能客观反映卸粮过程的侧压力、颗粒结构、细观力学参数动态变化。 展开更多
关键词 改进颗粒簇单元 PFC数值模拟 颗粒形态 宏细观力学机理
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静力触探试验的宏细观耦合分析方法与应用 被引量:7
13
作者 王长虹 汤道飞 +1 位作者 王昆 吴昭欣 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1815-1827,共13页
圆锥静力触探试验(CPT)是一种准确获取常规岩土参数的土工原位测试方法,但是CPT数据一般不能直接转化为岩土力学宏观本构模型参数(即一类精细的岩土参数),根本原因是对宏细观贯入机制的研究不足。以Mohr-Coulomb屈服准则的圆柱(锥)孔扩... 圆锥静力触探试验(CPT)是一种准确获取常规岩土参数的土工原位测试方法,但是CPT数据一般不能直接转化为岩土力学宏观本构模型参数(即一类精细的岩土参数),根本原因是对宏细观贯入机制的研究不足。以Mohr-Coulomb屈服准则的圆柱(锥)孔扩张理论为基础,建立静力触探试验过程的宏细观耦合分析方法。根据圆柱(锥)孔扩张理论求解极限扩孔应力,推导了锥尖阻力、侧摩阻力与极限扩孔应力之间的关系。以上海地区浅部持力层第(2)1粉质黏土为对象,通过相同尺度的三轴压缩试验,建立宏观Mohr-Coulomb理想弹塑性模型参数与细观线性平行黏结模型参数的转化公式,并通过Fish语言编入到FLAC^(3D)软件。以上海第(2)1层粉质黏土和第(5)_(1-1)层灰色黏土为对象,验证了宏细观转化公式对于上海黏土或者粉质黏土的适用性。以第(2)1层粉质黏土为对象,从宏观的角度分析锥尖阻力、侧摩阻力和极限扩孔应力的理论解、数值解与实测值的误差,从细观角度分析土体颗粒位移和接触力链分布。圆柱(锥)孔扩张理论计算的极限扩孔应力、锥尖阻力和侧摩阻力与实测值的误差分别为1.30%、0.45%和0.77%。宏细观耦合数值计算得到的极限扩孔应力、锥尖阻力、侧摩阻力和孔隙水压力与实测值的误差分别为9.68%、2.99%、9.34%和8.42%。宏细观耦合数值的计算结果不仅和圆柱(锥)孔扩张理论的计算结果以及实测值接近,还能考虑孔隙水压力的作用。以上研究为认识静力触探试验机制,获取岩土力学本构模型参数提供了宏细观耦合分析方法和基础。 展开更多
关键词 静力触探试验 孔扩理论 宏细观力学 耦合分析
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沥青混合料复合小梁宏观与细观疲劳特性分析 被引量:5
14
作者 崔亚楠 张强 张翔 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期85-90,共6页
为研究原路面加铺沥青混合料层后的整体疲劳性能,在模拟原路面的AC-16沥青混合料上加铺SMA-13沥青混合料制备复合小梁,对其进行弯曲试验,并使用数字图像相关(DIC)技术对复合小梁的不同层位进行细观分析.结果表明:复合小梁的疲劳寿命与... 为研究原路面加铺沥青混合料层后的整体疲劳性能,在模拟原路面的AC-16沥青混合料上加铺SMA-13沥青混合料制备复合小梁,对其进行弯曲试验,并使用数字图像相关(DIC)技术对复合小梁的不同层位进行细观分析.结果表明:复合小梁的疲劳寿命与试验温度、应力比、老化程度呈负相关关系;原路面为主要抵抗荷载的部分,加铺层则主要改善路面的功能性;复合小梁疲劳开裂过程可分为3个阶段,即损伤初始阶段、损伤发展阶段与损伤破坏阶段. 展开更多
关键词 加铺路面 小梁弯曲试验 数字图像相关 -细观力学
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基于力链变化的直剪试验数值分析
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作者 张志伟 左银辉 +3 位作者 常晁瑜 徐久欢 李佩茹 贾唯龙 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第25期10874-10883,共10页
构造宏观力学与细观力学的联结,一直是岩土力学领域研究课题的热点。从宏、细观两个角度出发,利用颗粒流软件PFC 2D模拟直剪试验,对直剪试验各阶段进行分析,利用风玫瑰图描述力链的方向,综合试验、离散元颗粒流模拟和细观理论对直剪试... 构造宏观力学与细观力学的联结,一直是岩土力学领域研究课题的热点。从宏、细观两个角度出发,利用颗粒流软件PFC 2D模拟直剪试验,对直剪试验各阶段进行分析,利用风玫瑰图描述力链的方向,综合试验、离散元颗粒流模拟和细观理论对直剪试验的力链分布变化及演化规律进行研究。结果表明,室内试验、数值模拟试验二者结果基本一致;剪切应力达到峰值前内部力链结构有规律地重构,强力链逐渐靠向角平分线;剪切应力达到峰值与水平方向呈接近45°夹角,在卸荷失稳阶段,弱力链重新分布,部分强力链转化而消散,绝大多数保留在剪切带周边。该研究可以更好地理解土体的细观力学机理,为相关数值模拟试验提供参考依据。 展开更多
关键词 离散元 宏细观力学 力链 直剪试验 PFC
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Macroscopic and microscopic mechanical behavior and seepage characteristics of coal under hydro-mechanical coupling 被引量:1
16
作者 GAO Ming-zhong GAO Zheng +6 位作者 YANG Ben-gao XIE Jing WANG Ming-yao HAO Hai-chun WU Yan ZHOU Lang WANG Jing-yu 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第8期2765-2779,共15页
Understanding the physical,mechanical behavior,and seepage characteristics of coal under hydro-mechanical coupling holds significant importance for ensuring the stability of surrounding rock formations and preventing ... Understanding the physical,mechanical behavior,and seepage characteristics of coal under hydro-mechanical coupling holds significant importance for ensuring the stability of surrounding rock formations and preventing gas outbursts.Scanning electron microscopy,uniaxial tests,and triaxial tests were conducted to comprehensively analyze the macroscopic and microscopic physical and mechanical characteristics of coal under different soaking times.Moreover,by restoring the stress path and water injection conditions of the protective layer indoors,we explored the coal mining dynamic behavior and the evolution of permeability.The results show that water causes the micro-surface of coal to peel off and cracks to expand and develop.With the increase of soaking time,the uniaxial and triaxial strengths were gradually decreased with nonlinear trend,and decreased by 63.31%and 30.95%after soaking for 240 h,respectively.Under different water injection pressure conditions,coal permeability undergoes three stages during the mining loading process and ultimately increases to higher values.The peak stress of coal,the deviatoric stress and strain at the permeability surge point all decrease with increasing water injection pressure.The results of this research can help improve the understanding of the coal mechanical properties and seepage evolution law under hydro-mechanical coupling. 展开更多
关键词 COAL water intrusion mechanical properties PERMEABILITY macro and micro features
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纤维增强金属基复合材料弹塑性行为分析 被引量:5
17
作者 雷友锋 宋迎东 高德平 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2003年第6期982-985,1002,共5页
在分析复合材料宏、细观场量之间联系的基础上 ,基于复合材料细观结构周期性假设 ,选取适当的代表性体积元 ,采用弱化的边界连续性与周期性条件 ,通过对细观力学方程的建立与求解 ,建立了一种纤维增强金属基复合材料宏、细观统一力学模... 在分析复合材料宏、细观场量之间联系的基础上 ,基于复合材料细观结构周期性假设 ,选取适当的代表性体积元 ,采用弱化的边界连续性与周期性条件 ,通过对细观力学方程的建立与求解 ,建立了一种纤维增强金属基复合材料宏、细观统一力学模型。该模型建立起了宏、细观场量的联系 ,获得了宏观应力 -应变关系。试验及理论计算表明 ,该模型能够较好地预测复合材料宏观弹塑性性能。利用该模型分析了复合材料宏观弹塑性应力 -应变响应以及细观几何结构特征对宏观弹塑性性能的影响。此外 ,将该模型与常规的结构分析方法 (如有限元法 )相结合 ,能够开展对金属基复合材料结构的弹塑性行为分析。 展开更多
关键词 金属基复合材料 弹塑性性能 细观统一力学模型 代表性体积元
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动力损伤后的脆性岩石静力蠕变断裂模型研究 被引量:4
18
作者 李晓照 张骐烁 +1 位作者 柴博聪 戚承志 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期903-914,共12页
应力波动力扰动下脆性岩石的静力蠕变特性,对深部地下工程围岩变形的评价有重要的实践意义.动力载荷作用导致的局部细观裂纹损伤严重影响脆性岩石蠕变力学行为.基于细观裂纹扩展与应力关系模型、动力扰动损伤演化函数、静动力载荷演化... 应力波动力扰动下脆性岩石的静力蠕变特性,对深部地下工程围岩变形的评价有重要的实践意义.动力载荷作用导致的局部细观裂纹损伤严重影响脆性岩石蠕变力学行为.基于细观裂纹扩展与应力关系模型、动力扰动损伤演化函数、静动力载荷演化路径函数与黏弹性本构模型,提出一种应力波动力扰动下脆性岩石蠕变断裂特性的宏细观力学模型.其中动力损伤通过控制岩石内部细观裂纹数量变化实现.模型描述了应力波动力扰动下岩石的应变时间演化曲线,解释了岩石动力扰动下蠕变失效特性.研究了不同应力波幅值及周期影响下的脆性岩石应变-时间关系曲线,并通过试验结果验证了模型的合理性.讨论了动力损伤变化形式,突变发生时刻,突变量的大小对岩石蠕变失效特性的影响.分析了应力波幅值、周期对岩石动态动力损伤效应以及蠕变失效特性的影响.主要研究结果:动力损伤的变化值越大,岩石蠕变失效发生时间越短.冲击载荷扰动期间,动力损伤发生的时刻及增加的形式,对动力扰动后的岩石应变及蠕变破坏时间影响很小.动力损伤变化量随应力波幅值增加、周期减小而加速增大.应力波幅值越大、周期越小,岩石发生蠕变失效时间越短. 展开更多
关键词 脆性岩石 宏细观力学关系 静力断裂 动力损伤 应力波特征
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纤维增强钛基复合材料结构强度计算模型建立与修正方法 被引量:1
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作者 沙云东 黄靖轩 +1 位作者 骆丽 周颖 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期196-205,共10页
为了对SiC纤维增强钛基复合材料结构强度进行准确预测,基于宏-细观力学跨尺度分析方法,对复合材料强度进行计算。建立了复合材料层合板的有限元仿真计算模型,对复合材料层合板在横向拉伸与压缩载荷作用下的损伤演化及失效强度进行预测,... 为了对SiC纤维增强钛基复合材料结构强度进行准确预测,基于宏-细观力学跨尺度分析方法,对复合材料强度进行计算。建立了复合材料层合板的有限元仿真计算模型,对复合材料层合板在横向拉伸与压缩载荷作用下的损伤演化及失效强度进行预测,并进行试验验证。建立细观力学代表体积元(RVE)模型,对模型施加周期性边界条件,实现横向拉、压载荷下基体的应力集中系数以及失效强度的计算。考虑结构实际受载中,复合材料的界面开裂对横向强度的影响,对模型进行修正,分析界面开裂的过程,计算修正后模型的应力集中系数以及失效强度,修正后的模型预测精度提升6.51%,与试验值误差为24.17%,验证了纤维增强复合材料强度计算方法的有效性。 展开更多
关键词 纤维增强复合材料 -细观力学 应力集中系数 结构强度 模型修正 界面开裂
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Statistical damage model for quasi-brittle materials under uniaxial tension 被引量:4
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作者 陈健云 白卫峰 +1 位作者 范书立 林皋 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2009年第4期669-676,共8页
Based on the parallel bar system, combining with the synergetic method, the catastrophe theory and the acoustic emission test, a new motivated statistical damage model for quasi-brittle solid was developed. Taking con... Based on the parallel bar system, combining with the synergetic method, the catastrophe theory and the acoustic emission test, a new motivated statistical damage model for quasi-brittle solid was developed. Taking concrete for instances, the rationality and the flexibility of this model and its parameters-determining method were identified by the comparative analyses between theoretical and experimental curves. The results show that the model can simulate the whole damage and fracture process in the fracture process zone of material when the materials arc exposed to quasi-static uniaxial tensile traction. The influence of the mesoscopic damage mechanism on the macroscopic mechanical properties of quasi-brittle materials is summarized into two aspects, rupture damage and yield damage. The whole damage course is divided into the statistical even damage phase and the local breach phase, corresponding to the two stages described by the catastrophe theory. The two characteristic states, the peak nominal stress state and the critical state are distinguished, and the critical state plays a key role during the whole damage evolution course. 展开更多
关键词 quasi-brittle material damage mechanism MICROSTRUCTURE tensile properties fracture process zone
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