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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
1
作者
李晓照
闫怀蔚
+1 位作者
李连杰
戚承志
《岩土力学》
北大核心
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。
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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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职称材料
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
2
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。
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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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职称材料
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
3
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。
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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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职称材料
纤维增强金属基复合材料弹塑性行为分析
被引量:
5
4
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。
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关键词
金属基复合材料
弹塑性性能
宏
、
细观
统一
力学
模型
代表性体积元
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职称材料
题名
预拉脆性岩石动态直接拉伸断裂的宏细观力学模型
1
作者
李晓照
闫怀蔚
李连杰
戚承志
机构
北京建筑大学土木与交通工程学院
出处
《岩土力学》
北大核心
2025年第S1期217-227,237,共12页
基金
国家自然科学基金(No.51708016,No.12172036)
北京市教委科研项目(No.KM202110016014)
北京建筑大学研究生创新项目(No.PG2024035)
文摘
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。
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
Keywords
brittle rock
pre-tension
dynamic direct tension
constitutive relationship
macro-micro model
分类号
TU452 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
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
2
作者
李晓照
车行
李海峰
戚承志
机构
北京建筑大学土木与交通工程学院
出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第7期1906-1916,2049,共12页
基金
国家自然科学基金(No.51708016,No.12172036)
北京市教委科研项目(No.KM202110016014)
北京建筑大学金字塔人才工程(No.JDYC20200307)。
文摘
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。
关键词
脆性岩石
干湿循环
直接拉伸
断裂
宏细观力学模型
Keywords
brittle rocks
dry-wet cycles
direct tensile fracture
micro-macro model
分类号
TU451 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
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
3
作者
李晓照
邵珠山
机构
西安建筑科技大学土木工程学院
出处
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第8期1391-1398,共8页
基金
国家自然科学基金项目(51375373)
陕西省科技统筹创新工程计划项目(2013KTCQ01-16)
文摘
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。
关键词
宏细观力学模型
应力-应变关系
蠕变
断裂
损伤
Keywords
macro-micro model
stress-strain relation
creep
fracture
damage
分类号
TU452 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
纤维增强金属基复合材料弹塑性行为分析
被引量:
5
4
作者
雷友锋
宋迎东
高德平
机构
南京航空航天大学能源与动力学院
出处
《机械科学与技术》
CSCD
北大核心
2003年第6期982-985,1002,共5页
基金
航空基础科学基金 ( 0 1C5 2 0 17)资助
文摘
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。
关键词
金属基复合材料
弹塑性性能
宏
、
细观
统一
力学
模型
代表性体积元
Keywords
Metal matrix composite
Elastoplastic property
Unified macro- and micro-mechanics model
Representative volume element
分类号
TB330.1 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
预拉脆性岩石动态直接拉伸断裂的宏细观力学模型
李晓照
闫怀蔚
李连杰
戚承志
《岩土力学》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
干湿循环脆性岩石直接拉伸断裂的宏细观力学模型
李晓照
车行
李海峰
戚承志
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
2
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下载PDF
职称材料
3
脆性岩石渐进及蠕变失效特性宏细观力学模型研究
李晓照
邵珠山
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016
12
在线阅读
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职称材料
4
纤维增强金属基复合材料弹塑性行为分析
雷友锋
宋迎东
高德平
《机械科学与技术》
CSCD
北大核心
2003
5
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职称材料
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