岩石细观损伤演化与损伤局部化的数值研究 被引量：9

1

作者 徐涛 于世海 +1 位作者 王述红 唐春安 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期87-87,共1页

应用岩石破裂过程分析系统(RFPA^2D)，通过对非均质岩石试样在单轴压缩下损伤演化过程的数值模拟，研究了岩石变形破裂过程中的损伤演化和损伤局部化行为．模拟结果表明岩石的非均匀性及其结构尺度对损伤局部化模式有很大的影响．岩石... 应用岩石破裂过程分析系统(RFPA^2D)，通过对非均质岩石试样在单轴压缩下损伤演化过程的数值模拟，研究了岩石变形破裂过程中的损伤演化和损伤局部化行为．模拟结果表明岩石的非均匀性及其结构尺度对损伤局部化模式有很大的影响．岩石在压缩条件下的损伤局部化主要有三种模式：平行剪切带，单一剪切带和共轭剪切带．在局部化剪切带出现时，材料所表现出的高度非线性主要是剪切带内的损伤汇合连通滑移引起的，而在剪切带外主要发生弹性卸载回弹作用．岩石应力应变曲线峰值后区的力学响应主要取决于细观单元变形的结构效应，而损伤局部化正是造成应力应变峰后曲线具有尺度效应的原因，非均质岩石的全应力应变曲线不能纯粹地认为是岩石的材料性质． 展开更多

关键词 损伤局部化 剪切带 岩石破裂 细观损伤 应变曲线 单轴压缩 滑移 演化 数值研究 非均质

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裂隙岩体损伤局部化破坏分岔模型及其应用 被引量：13

2

作者 刘元高 周维垣 +1 位作者 赵吉东 杨强 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第4期411-418,共8页

采用概率统计方法分析节理裂隙岩体的几何特征,定义了反映裂隙岩体几何特征的组构张量。基于不可逆热力学理论,通过裂纹扩展的细观分析,得出了损伤的发展机理和演化方程,把损伤演化和裂隙的几何特征的变化联系起来,建立了弹塑性损伤本... 采用概率统计方法分析节理裂隙岩体的几何特征,定义了反映裂隙岩体几何特征的组构张量。基于不可逆热力学理论,通过裂纹扩展的细观分析,得出了损伤的发展机理和演化方程,把损伤演化和裂隙的几何特征的变化联系起来,建立了弹塑性损伤本构关系。为分析含有节理裂隙岩体在发生局部化破坏时的特征,通过对发生局部化时的裂隙岩体的分析,构造了适用于节理裂隙岩体局部化分析的不连续分岔模型。利用非线性规划数值解法,可以得出局部化破坏的方向特征。在有限元方法中,根据该模型给出了节理裂隙岩体相关的算例,分析表明该模型用于分析裂隙岩体的局部化破坏是有效的。 展开更多

关键词 节理裂隙岩体 损伤局部化 几何特征 概率统计方法 局部化破坏 不连续分岔模型 力学性质

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岩石混凝土类材料损伤局部化分叉研究及应用 被引量：8

3

作者 赵吉东 周维垣 +1 位作者 黄岩松 杨若琼 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期80-83,共4页

针对岩石混凝土类材料 ,提出了损伤局部化分叉模型。根据材料发生损伤局部化分叉的充要条件 ,对平面应变和平面应力情况下单轴拉伸、纯剪以及单轴压缩情况下的局部化结果进行了分叉分析 ,并通过数值模拟分析比较 ,说明文中模型是可行的 ... 针对岩石混凝土类材料 ,提出了损伤局部化分叉模型。根据材料发生损伤局部化分叉的充要条件 ,对平面应变和平面应力情况下单轴拉伸、纯剪以及单轴压缩情况下的局部化结果进行了分叉分析 ,并通过数值模拟分析比较 ,说明文中模型是可行的 ,且已应用于拱坝坝踵开裂分析中。 展开更多

关键词 岩石 混凝土 损伤局部化 分叉分析 数值模拟

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基于应变梯度的损伤局部化研究及应用 被引量：4

4

作者 赵吉东 周维垣 刘元高 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第3期445-452,共8页

提出一种包含应变梯度项的损伤力学模型,并将其应用于材料的局部化损伤模拟预测中．有限元实现中使用C1连续高精度单元以保证包含应变梯度的影响．简单规则矩形网格情况下将结点处有限差分应变梯度结果与有限元方法结合,可避免对传统有... 提出一种包含应变梯度项的损伤力学模型,并将其应用于材料的局部化损伤模拟预测中．有限元实现中使用C1连续高精度单元以保证包含应变梯度的影响．简单规则矩形网格情况下将结点处有限差分应变梯度结果与有限元方法结合,可避免对传统有限元程序作较大改动,同时能在不降低精度情况下提高计算效率．计算表明该梯度损伤模型可较好避免有限元在局部化模拟时的网格依赖性,预测出的局部化损伤与实际破坏情况非常相近． 展开更多

关键词 应变梯度 损伤局部化 网格依赖性 材料损伤力学 有限元 岩土工程

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单轴拉伸条件下细观非均匀性岩石损伤局部化和应力应变关系分析 被引量：10

5

作者 周小平 +5 位作者 王建华 张永兴 哈秋聆 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2004年第9期943-950,共8页

岩石在拉应力状态下的力学特性不同于压应力状态下的力学特性.利用细观力学理论研究了细观非均匀性岩石拉伸应力应变关系包括:线弹性阶段、非线性强化阶段、应力降阶段、应变软化阶段.模型考虑了微裂纹方位角为Weibull分布和微裂纹长度... 岩石在拉应力状态下的力学特性不同于压应力状态下的力学特性.利用细观力学理论研究了细观非均匀性岩石拉伸应力应变关系包括:线弹性阶段、非线性强化阶段、应力降阶段、应变软化阶段.模型考虑了微裂纹方位角为Weibull分布和微裂纹长度的分布密度函数为Rayleigh函数时对损伤局部化和应力应变关系的影响,分析了产生应力降和应变软化的主要原因是损伤和变形局部化.通过和实验成果对比分析验证了模型的正确性和有效性. 展开更多

关键词 单轴拉伸 细观非均匀性岩石 损伤局部化 应力应变关系

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压应力状态下细观非均匀性岩石的损伤局部化和应力应变关系分析 被引量：3

6

作者 周小平 +5 位作者 张永兴 哈秋聆 王建华 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2004年第9期951-957,共7页

利用摩擦弯折裂纹模型研究了受压条件下细观非均匀性岩石的损伤局部化问题和全过程应力应变关系.模型考虑了裂纹相互作用对损伤局部化和全过程应力应变关系的影响,确定了损伤局部化发生的条件,分析了产生损伤局部化的原因.研究表明全过... 利用摩擦弯折裂纹模型研究了受压条件下细观非均匀性岩石的损伤局部化问题和全过程应力应变关系.模型考虑了裂纹相互作用对损伤局部化和全过程应力应变关系的影响,确定了损伤局部化发生的条件,分析了产生损伤局部化的原因.研究表明全过程应力应变关系包括线弹性阶段、非线性强化阶段、应力降和应变软化阶段.通过和实验对比分析验证了模型的正确性和有效性. 展开更多

关键词 压应力 细观非均匀性岩石 全过程应力应变关系 损伤局部化

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基于应变状态的岩石损伤演化模型 被引量：2

7

作者 张莱 陆桂华 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期176-180,共5页

针对基于几何特征统计的损伤张量难以描述由局部应力集中或局部变形不协调引起的损伤局部化现象问题,建立了基于材料应变状态的损伤张量,并根据弹脆性本构关系和相应的屈服准则推导损伤演化方程,研究脆性岩石材料的损伤效应.实例计算表... 针对基于几何特征统计的损伤张量难以描述由局部应力集中或局部变形不协调引起的损伤局部化现象问题,建立了基于材料应变状态的损伤张量,并根据弹脆性本构关系和相应的屈服准则推导损伤演化方程,研究脆性岩石材料的损伤效应.实例计算表明,基于材料应变状态建立的损伤模型有更快的损伤演化速度,更能反映脆性岩石的性质. 展开更多

关键词 损伤 脆性 应变 损伤局部化

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考虑损伤局部性的疲劳损伤研究

8

作者 戴振羽 孙训方 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第A04期17-21,共5页

从损伤局部性概念出发，讨论了均匀应力应变场中几种重要的局部损伤模型。

关键词 损伤力学 材料 损伤局部化 疲劳损伤

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采空区覆岩介质局部化变形特征 被引量：15

9

作者 卫晓君 邹磊 +2 位作者 来兴平 吕兆海 柴鑫 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期382-386,共5页

基于声发射(Aoustic Eission,AE)的物理相似模拟实验,对采空区覆岩局部化损伤、变形及演化特征进行了分析.在不同的开采扰动下,采空区围岩介质受扰动剧烈程度不同,其初始损伤与破裂AE密集程度也不同,其特征参数大事件、总事件和能率随时... 基于声发射(Aoustic Eission,AE)的物理相似模拟实验,对采空区覆岩局部化损伤、变形及演化特征进行了分析.在不同的开采扰动下,采空区围岩介质受扰动剧烈程度不同,其初始损伤与破裂AE密集程度也不同,其特征参数大事件、总事件和能率随时间-空间演化呈波动趋势,并存在一定的统计关系;同时定义了损伤程度百分比,并将其分为4个阶段进行了分析,尤其是在Stage-4阶段,损伤程度百分比最大值达到83.3%,表明围岩损伤剧烈. 展开更多

关键词 采空区 局部化损伤与变形 声发射

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Ⅰ阶梯度损伤理论 被引量：2

10

作者 赵冰 郑颖人 +2 位作者 曾明华 唐雪松 李小纲 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2010年第8期941-948,共8页

从热力学基本定律出发,将应变张量、标量损伤变量、损伤梯度作为Helmholtz自由能函数的状态变量,利用本构泛函展开法在自然状态附近作自由能函数的Taylor展开,未引入附加假设,推导出Ⅰ阶梯度损伤本构方程的一般形式.该形式在损伤为0时... 从热力学基本定律出发,将应变张量、标量损伤变量、损伤梯度作为Helmholtz自由能函数的状态变量,利用本构泛函展开法在自然状态附近作自由能函数的Taylor展开,未引入附加假设,推导出Ⅰ阶梯度损伤本构方程的一般形式.该形式在损伤为0时可退化为线弹性应力-应变本构方程,在损伤梯度为0时可退化为基于应变等效假设给出的线弹性局部损伤本构方程.一维解析解表明,随着应力增大,损伤场逐步由空间非周期解变为关于空间的类周期解,类周期解的峰值区域形成局部化带.局部化带内的损伤变量将不同于局部化带外的损伤变量,由此可以反映出介质的局部化特征.损伤局部化并不是与损伤同时发生,而是在损伤发生后逐渐显现出来,模型的局部化机制开始启动;损伤局部化的宽度同内部特征长度成正比. 展开更多

关键词 损伤梯度 损伤局部化 热力学 本构泛函展开法 Helmholtz自由能

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考虑损伤的修正梯度弹性理论

11

作者 赵冰 刘韬 +2 位作者 贺剑辉 朱浩睿 李威 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2017年第9期999-1008,共10页

梯度弹性理论在描述材料微结构起主导作用的力学行为时具有显著优势,将其与损伤理论相结合,可在材料破坏研究中考虑微结构的影响.基于修正梯度弹性理论,将应变张量、应变梯度张量和损伤变量作为Helmholtz自由能函数的状态变量,并在自然... 梯度弹性理论在描述材料微结构起主导作用的力学行为时具有显著优势,将其与损伤理论相结合,可在材料破坏研究中考虑微结构的影响.基于修正梯度弹性理论,将应变张量、应变梯度张量和损伤变量作为Helmholtz自由能函数的状态变量,并在自然状态附近对自由能函数作Taylor展开,进而由热力学基本定律,推导出修正梯度弹性损伤理论本构方程的一般形式.编制有限元程序,模拟土样损伤局部化带的发展演化过程.结果表明,修正梯度弹性损伤理论消除了网格依赖性;损伤局部化带不是与损伤同时发生,而是在损伤发展到一定程度后再逐渐显现出来. 展开更多

关键词 损伤局部化 应变梯度 内部特征长度 网格依赖性

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基于岩体损伤破坏岩爆启动起电规律研究

12

作者 罗浩 刘飞宇 潘一山 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第20期67-73,81,共8页

岩体变形破裂产生自由电荷过程对于岩爆机理研究具有重要的意义。采用理论分析和试验研究相结合的方法,建立了岩体损伤破坏力-电耦合理论模型,为室内岩体电荷感应试验提供了理论基础。选取花岗岩、砂岩、泥岩标准试件进行等围压三轴加... 岩体变形破裂产生自由电荷过程对于岩爆机理研究具有重要的意义。采用理论分析和试验研究相结合的方法,建立了岩体损伤破坏力-电耦合理论模型,为室内岩体电荷感应试验提供了理论基础。选取花岗岩、砂岩、泥岩标准试件进行等围压三轴加载试验,研究了三种岩石岩爆启动过程电荷感应规律。试验结果表明:岩体弹性变形阶段电荷信号稳定,岩爆启动后岩体变形破坏导致损伤局部化,该过程监测到大量脉冲状电荷信号,同种岩体随着围压的升高电荷信号强度增强,不同岩体电荷感应规律明显不同,岩爆启动后三类岩石电荷信号分别表现出不同特征。总结出岩爆启动过程自由电荷产生机理,由此提出了接触剥离、压电、摩擦、破裂四种岩爆过程起电方式。 展开更多

关键词 岩石力学 损伤理论 岩爆 自由电荷 起电机理 损伤局部化

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三维可加载条件下工作面围岩局部变形规律 被引量：3

13

作者 郭秉超 张坤 曹建涛 《煤炭工程》 北大核心 2010年第2期81-84,共4页

以苇湖梁煤矿+579E2EB1+2急倾斜特厚综放开采工作面为典型物理原型,系统的进行大型三维立体相似模拟实验,同时利用数字化声发射技术(acoustic em ission,AE)对局部化过程中的动态力学响应参数及其与之对应的微结构演化过程进行实时追踪... 以苇湖梁煤矿+579E2EB1+2急倾斜特厚综放开采工作面为典型物理原型,系统的进行大型三维立体相似模拟实验,同时利用数字化声发射技术(acoustic em ission,AE)对局部化过程中的动态力学响应参数及其与之对应的微结构演化过程进行实时追踪,从宏观与微观角度揭示不同开采条件下煤岩复合围岩介质局部化变形—演化—失稳规律,为开采扰动区衍生动力学灾变行为预报和控制研究提供线索。 展开更多

关键词 大型三维立体相似模拟实验 声发射 局部化变形损伤

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基于CT扫描的混凝土三维细观数值模拟 被引量：17

14

作者 刘汉昆 孙超 李杰 《建筑科学与工程学报》 CAS 2010年第1期54-59,共6页

利用CT对混凝土试件进行扫描,借助MIMICS软件对扫描图像进行三维重构,得到了混凝土三维几何模型;对不同配合比的混凝土与水泥砂浆试件进行了力学试验,得到了数值模型的力学参数;基于所得混凝土三维数值试件参数,在ABAQUS软件中利用塑性... 利用CT对混凝土试件进行扫描,借助MIMICS软件对扫描图像进行三维重构,得到了混凝土三维几何模型;对不同配合比的混凝土与水泥砂浆试件进行了力学试验,得到了数值模型的力学参数;基于所得混凝土三维数值试件参数,在ABAQUS软件中利用塑性损伤模型模拟了混凝土三维数值试件的单轴拉、压加载过程,并将数值模拟结果与试验结果进行了比较。结果表明:该三维数值模型具有合理性。 展开更多

关键词 混凝土 CT扫描 三维细观数值模拟 损伤局部化

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爆生气体作用下岩石裂纹的扩展机理 被引量：65

15

作者 杨小林 王梦恕 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期111-116,共6页

在爆生气体作用下 ,爆破近区的裂纹在气体驱动压力下扩展 ,而爆破中区的裂纹扩展是在气体膨胀压力场和原岩应力共同作用下发生的。基于岩石细观损伤断裂理论 ,认为裂纹扩展的过程就是裂纹尖端到周围岩石的逐渐损伤引起的损伤区移动过程 ... 在爆生气体作用下 ,爆破近区的裂纹在气体驱动压力下扩展 ,而爆破中区的裂纹扩展是在气体膨胀压力场和原岩应力共同作用下发生的。基于岩石细观损伤断裂理论 ,认为裂纹扩展的过程就是裂纹尖端到周围岩石的逐渐损伤引起的损伤区移动过程 ;建立了这两个区域的损伤断裂准则和裂纹尖端的损伤局部化模型 ,可以更好地反映爆生气体作用下裂纹扩展的实际过程。 展开更多

关键词 岩石爆破 爆生气体 裂纹扩展 损伤局部化

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单轴拉伸条件下岩石本构理论研究 被引量：7

16

作者 周小平 张永兴 朱可善 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第S2期143-147,共2页

利用损伤力学理论研究了细观非均匀性岩石拉伸应力应变关系,包括:线弹性阶段、非线性强化阶段、应力降阶段、应变软化阶段。所用的模型分析了岩石的细观各向异性对全过程应力应变关系的影响,分析了产生应力跌落和应变软化的主要原因是... 利用损伤力学理论研究了细观非均匀性岩石拉伸应力应变关系,包括:线弹性阶段、非线性强化阶段、应力降阶段、应变软化阶段。所用的模型分析了岩石的细观各向异性对全过程应力应变关系的影响,分析了产生应力跌落和应变软化的主要原因是损伤和变形局部化,将损伤和变形局部化引入本构模型是和以往模型的重要区别。通过与实验成果对比分析验证了模型的正确性和有效性。 展开更多

关键词 拉应力 细观非均匀性 损伤力学 损伤和变形局部化 应力-应变全过程

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单轴拉伸条件下细观非均匀性岩石本构关系研究 被引量：6

17

作者 周小平 张永兴 朱可善 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第3期87-93,共7页

用损伤力学理论研究了细观非均匀性岩石拉伸应力应变关系(包括线弹性阶段、非线性强化阶段、应力降阶段、应变软化阶段) ,分析了产生应力跌落和应变软化的主要原因是损伤和变形局部化,将损伤和变形局部化引入本构模型是和以往模型的重... 用损伤力学理论研究了细观非均匀性岩石拉伸应力应变关系(包括线弹性阶段、非线性强化阶段、应力降阶段、应变软化阶段) ,分析了产生应力跌落和应变软化的主要原因是损伤和变形局部化,将损伤和变形局部化引入本构模型是和以往模型的重要区别。通过和试验成果对比分析验证了模型的正确性和有效性。 展开更多

关键词 单轴拉伸 细观非均匀性岩石 损伤力学 损伤和变形局部化 应力应变全过程

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