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多类混凝土损伤比强度理论及塑性-损伤模型研究进展与应用 被引量:2
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作者 丁发兴 吴霞 +7 位作者 吕飞 王文君 孙浩 SADAT Said Ikram 许云龙 王恩 王莉萍 余志武 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第2期690-711,共22页
为完善混凝土强度理论和塑性-损伤模型,通过参考岩石损伤比强度理论,根据现有普通混凝土、再生混凝土、轻骨料混凝土和纤维混凝土等多类混凝土多轴强度试验数据,推荐损伤比变量中的五经验系数取值,完善多类混凝土损伤比强度理论并揭示... 为完善混凝土强度理论和塑性-损伤模型,通过参考岩石损伤比强度理论,根据现有普通混凝土、再生混凝土、轻骨料混凝土和纤维混凝土等多类混凝土多轴强度试验数据,推荐损伤比变量中的五经验系数取值,完善多类混凝土损伤比强度理论并揭示约束混凝土工作原理。分析表明,随着静水压力的增加,混凝土压损伤比将由单轴受压时为1左右线性递减至小于0.5,八面体剪应力先增大后减小,轴向峰值应力提升为某一定值,压损伤比取值减小引发非弹性体积膨胀减小至不变,因而导致混凝土由单轴受压脆性破坏向多轴受压塑性破坏转变,该理论为钢管混凝土柱中发挥混凝土耗能潜力提供理论依据。依据混凝土损伤比强度理论,确定多类混凝土塑性-损伤模型中的三轴强度参数,包括膨胀角、拉压子午线强度比值和二轴等压与单轴抗压强度比值,并建议常温静力荷载下多类混凝土的单轴受压、受拉应力-应变曲线方程及其参数表达式,常温地震荷载下普通混凝土的单轴受压、受拉应力-应变曲线方程及其参数表达式,以及火灾升温环境下普通混凝土的单轴受压、受拉应力-应变曲线方程及其参数表达式,建立约束混凝土三轴塑性-损伤模型。介绍多类混凝土塑性-损伤模型在钢-混凝土组合结构有限元模型中的应用,模型中混凝土采用实体单元而钢管与钢梁采用壳单元,可模拟钢管与混凝土之间的界面滑移与约束作用,当采取增强约束拉筋强柱构造方法时可提升钢管混凝土柱及其结构的承载力、抗震与抗火性能。 展开更多
关键词 混凝土 损伤 强度理论 塑性-损伤模型 三轴参数 应力-应变曲线 实体-壳单元模型
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基于损伤比强度理论的约束钢纤维混凝土塑性-损伤模型及应用 被引量:3
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作者 丁发兴 邓亦南 吴霞 《东南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期89-97,共9页
为建立钢纤维混凝土(SFRC)三轴塑性-损伤模型(CDP),采用普通混凝土三轴塑性-损伤模型构建方法,对已有钢纤维混凝土单轴力学性能试验数据库进行整理分析,提出适用于不同钢纤维体积分数下混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强... 为建立钢纤维混凝土(SFRC)三轴塑性-损伤模型(CDP),采用普通混凝土三轴塑性-损伤模型构建方法,对已有钢纤维混凝土单轴力学性能试验数据库进行整理分析,提出适用于不同钢纤维体积分数下混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度、弹性模量、受压峰值应变与受拉峰值应变的统一计算公式以及钢纤维混凝土单轴受压、受拉应力-应变骨架曲线和卸载刚度表达式。根据钢纤维混凝土损伤比强度理论,推荐了塑性-损伤模型中的三轴强度及其他参数,提出约束钢纤维混凝土三轴塑性-损伤模型。结果表明,在钢筋钢纤维混凝土简支梁静力加载、短柱轴压加载以及悬臂柱低周反复加载的有限元模型分析中,所提模型的计算结果与试验结果符合良好。 展开更多
关键词 钢纤维混凝土 力学性能 塑性-损伤模型 有限元分析
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基于Lemaitre损伤模型的变压器绕组短路累积效应
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作者 井永腾 白兆玉 +3 位作者 陈麒行 王雄博 于占洋 李岩 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第27期11622-11631,共10页
当突发短路故障时,电流会瞬间激增,这种高电流与绕组内的漏磁相互作用会产生巨大的电动力,易导致绕组扭曲、变形甚至断裂。若未及时发现绕组变形等潜在问题并继续运行,其累积效应会逐步加剧,严重威胁电力变压器的使用寿命和可靠性。基于... 当突发短路故障时,电流会瞬间激增,这种高电流与绕组内的漏磁相互作用会产生巨大的电动力,易导致绕组扭曲、变形甚至断裂。若未及时发现绕组变形等潜在问题并继续运行,其累积效应会逐步加剧,严重威胁电力变压器的使用寿命和可靠性。基于Lemaitre损伤模型,构建了包含累积效应的短路冲击仿真模型。通过有限元方法计算短路时绕组周围的漏磁场分布,结合电磁场与结构场的多物理场耦合,对绕组在电动力作用下的应力分布、形变过程进行监测,并分析了累积效应对绕组结构稳定性影响的规律。同时,通过构建含不同短路点的电力系统模型模拟多样化工况,利用Lemaitre损伤模型量化分析每次短路冲击对绕组的影响。并基于大量仿真数据,提出L-N损伤方程来描述绕组短路冲击累积效应,为变压器状态评估、预防性维护提供了科学依据。 展开更多
关键词 变压器 短路冲击 Lemaitre损伤模型 累积效应
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考虑裂隙粗糙度的岩体单轴压缩动态损伤模型
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作者 刘红岩 薛雷 +4 位作者 张光雄 王光兵 王基禹 和铁柱 邹宗山 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第6期42-52,共11页
为了在裂隙岩体动态损伤模型中考虑裂隙粗糙度的影响:首先,基于前人提出的能够同时考虑裂隙几何参数、强度参数及变形参数的岩体宏观损伤变量计算模型,通过引入Barton建立的粗糙裂隙JRC-JCS抗剪强度模型,提出了能够考虑裂隙粗糙度的岩... 为了在裂隙岩体动态损伤模型中考虑裂隙粗糙度的影响:首先,基于前人提出的能够同时考虑裂隙几何参数、强度参数及变形参数的岩体宏观损伤变量计算模型,通过引入Barton建立的粗糙裂隙JRC-JCS抗剪强度模型,提出了能够考虑裂隙粗糙度的岩体宏观损伤变量计算模型;其次,将该计算模型引入到前人提出的考虑宏细观缺陷耦合的非贯通裂隙岩体单轴压缩动态损伤模型中,建立了能够考虑裂隙粗糙度的非贯通裂隙岩体单轴压缩动态损伤模型;最后,通过参数敏感性分析研究了裂隙粗糙度(JRC)、裂隙面基本摩擦角φb、裂隙长度2a对岩体动态力学特性的影响。结果显示,当JRC由0分别增加到10和20时,岩体动态峰值强度由26.42 MPa分别增加到27.28和28.37 MPa;当φb由0°分别增加到15°和30°时,岩体动态峰值强度由26.24 MPa分别增加到27.28和28.80 MPa;当2a由1 cm分别增加到2和3 cm时,岩体动态峰值强度由31.37 MPa分别降低至27.28和23.90 MPa。同时为了更精确地刻画裂隙面粗糙度的影响,将裂隙面分形维数引入到岩体动态损伤模型中,不但提高了模型计算精度,而且拓宽了其应用范围,更便于实际工程应用。 展开更多
关键词 非贯通裂隙岩体 裂隙粗糙度系数 应力强度因子 JRC-JCS抗剪强度模型 单轴压缩动态损伤模型
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基于有效应力正负分解的木材三维弹塑性损伤模型
5
作者 王明谦 《土木工程学报》 北大核心 2025年第2期25-32,共8页
准确描述木材的损伤演化过程对于木结构的制造、施工和后期维护具有重要意义。为合理反映木材不同方向损伤的相互影响,根据热力学第二定律建立了的双标量弹塑性损伤模型。采用Hill屈服准则和Voce模型更新木材的有效应力和塑性应变。根... 准确描述木材的损伤演化过程对于木结构的制造、施工和后期维护具有重要意义。为合理反映木材不同方向损伤的相互影响,根据热力学第二定律建立了的双标量弹塑性损伤模型。采用Hill屈服准则和Voce模型更新木材的有效应力和塑性应变。根据有效应力正负分解和损伤能释放率识别受拉和受压不同的损伤起始点。通过2种标量形式的损伤变量分别追踪木材受拉和受压损伤演化过程。通过编写用户自定义子程序UMAT将本构模型嵌入商业有限元软件ABAQUS。根据已有木材单轴和双轴受力试验结果对本构模型进行验证。计算结果表明,弹塑性损伤本构模型能够准确表征木材的非线性受力行为。基于有效应力正负分解和能量释放率的损伤识别方法能够合理表征木材在双轴受拉和双轴受压状态下的强度包络线。 展开更多
关键词 木材 弹塑性损伤模型 有效应力正负分解 热力学
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适用于高温精冲的TC4钛合金本构模型及损伤模型
6
作者 刘艳雄 龚宇澄 +1 位作者 纪开盛 张涵 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第10期136-143,共8页
在910℃下开展了应变速率为0.03、 0.06和0.09 s~(-1)的TC4钛合金拉伸实验研究,分析了应变速率对TC4钛合金力学性能的影响规律,构建了考虑应变量、应变速率和材料软化的材料本构模型;基于Oyane损伤模型,构建了用于TC4钛合金高温精冲工... 在910℃下开展了应变速率为0.03、 0.06和0.09 s~(-1)的TC4钛合金拉伸实验研究,分析了应变速率对TC4钛合金力学性能的影响规律,构建了考虑应变量、应变速率和材料软化的材料本构模型;基于Oyane损伤模型,构建了用于TC4钛合金高温精冲工艺的损伤模型。研究结果表明:当应变速率增加时, TC4钛合金的塑性变形性能降低,抗拉性能和屈服性能得以提升;与实验结果相比,构建的本构模型和损伤模型误差均小于5%,可以用于预测高温下TC4精密冲裁的变形行为。 展开更多
关键词 TC4钛合金 精密冲裁 高温拉伸 本构模型 损伤模型
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基于单轴压缩与CT扫描的矿渣固化土细观裂隙及损伤模型研究
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作者 安然 蔡苏童 +3 位作者 张先伟 高浩东 姚淼 刘魁 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第4期1495-1503,共9页
为探究荷载作用下矿渣固化土细观结构的演化特征,本文开展单轴压缩过程中的原位计算机断层(CT)扫描试验,结合图像处理与三维(3D)重构技术提取了二维(2D)/三维裂隙的量化信息,借助裂隙体积参数表征了细观结构损伤变量,最后建立了细观损... 为探究荷载作用下矿渣固化土细观结构的演化特征,本文开展单轴压缩过程中的原位计算机断层(CT)扫描试验,结合图像处理与三维(3D)重构技术提取了二维(2D)/三维裂隙的量化信息,借助裂隙体积参数表征了细观结构损伤变量,最后建立了细观损伤模型对试样的应力-应变关系进行准确描述。结果表明:在单轴压缩荷载作用下,矿渣固化土的应力-应变曲线表现出明显的应变软化型特征,峰值应力为1.85 MPa;随轴向应变的增加,二维裂隙率和裂隙分布的离散程度不断提高;三维重构模型动态展现了矿渣固化土的开裂过程及主裂隙面的演化特征,三维裂隙率从初始的3.39%增加至破坏时的9.78%、其数值及裂隙连通度均与轴向应变呈对数型函数关系;试样的破坏伴随裂隙的萌发(ε=0%~0.2%)、快速扩展(ε=0.2%~1.5%)与基本稳定(ε=1.5%~2.0%)3个阶段;利用裂隙体积表征了结构损伤变量,由此建立的细观损伤模型形式较简单,参数易确定,且可准确预测矿渣固化土的应力-应变关系。研究结果可为矿渣固化土破坏机制的多尺度分析提供新视角。 展开更多
关键词 矿渣固化土 裂隙 CT扫描 应力-应变 细观损伤模型
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冻融循环作用下沙漠沙钢渣混凝土损伤模型研究
8
作者 龚磊 秦拥军 +2 位作者 田元 黄东 冯倍森 《金属矿山》 北大核心 2025年第3期286-291,共6页
为探究沙漠沙钢渣混凝土(DSSC)在冻融环境下的耐久性,用沙漠沙替代30%的细砂并用钢渣粉替代10%的水泥制作DSSC,同时设置普通混凝土(OPC)作为对照组,进行快速冻融试验,分析DSSC与OPC在不同冻融循环次数下的外观形貌变化、质量损失率、相... 为探究沙漠沙钢渣混凝土(DSSC)在冻融环境下的耐久性,用沙漠沙替代30%的细砂并用钢渣粉替代10%的水泥制作DSSC,同时设置普通混凝土(OPC)作为对照组,进行快速冻融试验,分析DSSC与OPC在不同冻融循环次数下的外观形貌变化、质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度变化规律,并通过微观试验分析DSSC内部及孔隙的变化,结合相对动弹性模量试验数据,采用傅里叶函数简化形式建立了不同掺合物混凝土的冻融损伤模型。结果表明:在冻融循环环境下,DSSC较OPC表面剥落现象更严重;两者质量损失率均呈现先减少后增大的趋势,相对动弹性模量和抗压强度均逐渐减小。微观试验揭示,随着冻融循环次数的增加,DSSC内部结构逐渐劣化,孔隙增大、裂缝增多并贯通,强度显著降低。基于傅里叶函数简化形式建立的冻融损伤模型准确性较高,适用于不同掺合物的混凝土,能够有效反映其冻融损伤规律。 展开更多
关键词 沙漠沙 钢渣 相对动弹性模量 抗压强度 损伤模型
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基于塑性损伤模型的坝基深埋混凝土防渗墙力学行为研究
9
作者 王兴辰 孙新建 李国超 《水电能源科学》 北大核心 2025年第1期122-126,共5页
深厚覆盖层中的防渗墙在多荷载共同作用下易产生较大变形,极端情况下甚至会出现严重损伤或开裂。为探讨不同防渗墙材料性能对其变形及损伤的影响,基于Lee-Fenves塑性理论,建立了坝基深埋混凝土防渗墙塑性损伤模型,揭示了防渗墙损伤规律... 深厚覆盖层中的防渗墙在多荷载共同作用下易产生较大变形,极端情况下甚至会出现严重损伤或开裂。为探讨不同防渗墙材料性能对其变形及损伤的影响,基于Lee-Fenves塑性理论,建立了坝基深埋混凝土防渗墙塑性损伤模型,揭示了防渗墙损伤规律及机理,并以新疆某土石坝设置的186 m深防渗墙为例,研究了5种弹性模量和3种泊松比对防渗墙墙体竖向位移、向下游水平位移及损伤分布的影响。结果表明,防渗墙的损伤主要集中于墙体与基岩接触区域;弹性模量对防渗墙的竖向位移、应力及损伤影响显著;泊松比仅对防渗墙的位移及应力状态有轻微影响,但对墙体损伤情况无显著影响。研究结果可为同类工程中防渗墙的前期设计及后期维护提供支撑。 展开更多
关键词 塑性损伤模型 深厚覆盖层 防渗墙 弹性模量
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基于混凝土塑性损伤模型的裂缝缺陷拱损伤演化分析 被引量:1
10
作者 蔡岳 田仲初 +2 位作者 戴业 史洪涛 王贵波 《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期191-200,共10页
开展悬浇拱施工期可开裂思想的后续研究,探明悬浇拱桥施工期初始裂缝缺陷下的拱桥结构受力情况。通过混凝土塑性损伤模型对打磨滩桥缩尺试验拱进行仿真模拟,并验证模型结果合理性;根据裂缝受力状态的不同,设置相应的裂缝缺口建立方式,... 开展悬浇拱施工期可开裂思想的后续研究,探明悬浇拱桥施工期初始裂缝缺陷下的拱桥结构受力情况。通过混凝土塑性损伤模型对打磨滩桥缩尺试验拱进行仿真模拟,并验证模型结果合理性;根据裂缝受力状态的不同,设置相应的裂缝缺口建立方式,分析不同位置、宽度、高度下的模型结构响应。在偏载作用下,近加载处拱脚下缘裂缝对于结构刚度影响较小,最大位移差值百分比小于2%;裂缝高度越接近于钢筋,则裂缝尖端混凝土更多表现为脆性受拉破坏;当裂缝宽度达到1 mm时,裂缝尖端损伤与高度无明显相关性。裂缝高度小于保护层厚度,宽度小于0.2 mm规范限制,其存在不影响结构初始破坏的发展,对于最终破坏形式影响也较小;研究结果可为悬浇拱施工期控制技术提升提供参考。 展开更多
关键词 钢筋混凝土拱桥 试验拱 混凝土塑性损伤模型 裂缝缺陷 损伤演化 结构失效
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基于损伤比强度理论的约束地聚物混凝土塑性-损伤模型及应用
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作者 张绍松 丁发兴 吴霞 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第4期1735-1746,共12页
为建立约束地聚物混凝土塑性-损伤模型,整理分析了国内外地聚物混凝土力学性能试验数据资料,对地聚物混凝土的各种力学性能指标进行了统一分析,提出了地聚物混凝土基本力学性能包括轴心抗压(拉)强度、劈裂抗拉强度、弹性模量、轴心受压(... 为建立约束地聚物混凝土塑性-损伤模型,整理分析了国内外地聚物混凝土力学性能试验数据资料,对地聚物混凝土的各种力学性能指标进行了统一分析,提出了地聚物混凝土基本力学性能包括轴心抗压(拉)强度、劈裂抗拉强度、弹性模量、轴心受压(拉)峰值应变等统一计算公式,建立了地聚物混凝土单轴受压(拉)应力-应变全曲线表达式。基于其他混凝土损伤比强度理论和现有地聚物混凝土围压三轴强度试验数据,提出了地聚物混凝土损伤比强度理论,建议了地聚物混凝土塑性-损伤模型中的三轴参数,包括膨胀角、拉压子午线强度比值和二轴等压与单轴抗压强度比值等,形成了约束地聚物混凝土塑性-损伤模型。基于ABAQUS有限元软件对钢筋地聚物混凝土简支梁四点弯曲试验、钢管地聚物混凝土短柱轴压试验及钢筋地聚物混凝土柱拟静力试验进行模拟,验证了该模型的有效性。研究结果表明:1)提出的各基本力学性能计算公式计算结果与试验结果吻合良好,计算精度较高;2)提出的地聚物混凝土单轴受压与受拉应力-应变全曲线与试验曲线吻合度较高;3)应用约束地聚物混凝土三轴塑性-损伤模型的有限元模型计算结果(包括钢筋地聚物混凝土简支梁荷载-挠度曲线、钢管地聚物混凝土短柱轴压荷载-应变曲线及钢筋地聚物混凝土柱荷载-位移滞回曲线)和试验结果较为吻合。 展开更多
关键词 损伤比强度理论 地聚物混凝土 力学性能 塑性-损伤模型 有限元分析
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盐冻环境下橡胶改性混凝土的抗冻性能及损伤模型研究
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作者 李高阳 韦锋 《功能材料》 北大核心 2025年第7期7103-7112,共10页
以橡胶颗粒为增强相,通过硅烷偶联剂KH-570对橡胶进行硅烷化改性处理,将改性后的橡胶颗粒掺入混凝土中,探究了KH-570改性处理对橡胶颗粒亲水性能、官能团结构的影响,以及改性处理的橡胶颗粒对混凝土力学性能、微观形貌、孔隙结构、抗冻... 以橡胶颗粒为增强相,通过硅烷偶联剂KH-570对橡胶进行硅烷化改性处理,将改性后的橡胶颗粒掺入混凝土中,探究了KH-570改性处理对橡胶颗粒亲水性能、官能团结构的影响,以及改性处理的橡胶颗粒对混凝土力学性能、微观形貌、孔隙结构、抗冻性能的影响,并通过建立混凝土的损伤模型来评估混凝土的预估使用寿命。结果表明,采用KH-570对橡胶改性处理后,在橡胶颗粒表面引入了大量含氧官能团,橡胶颗粒的表面水接触角从138°降低至69.3°,由疏水性转变为亲水性。改性后的橡胶颗粒与水泥基体的界面粘接强度增强,孔隙和裂纹数量减少。改性橡胶颗粒掺杂量5%(质量分数)的混凝土试样的总孔隙率降至9.722%,28 d龄期的抗压强度和抗折强度达到最大值,分别伟40.2和6.2 MPa。在冻融循环150次时,改性橡胶颗粒掺杂量5%(质量分数)的混凝土试样的质量损失率和相对动弹性模量分别为1.42%和76.6%,具有最优的抗冻性能,通过损伤模型预测出该混凝土预估使用寿命为29.45年。 展开更多
关键词 橡胶 表面改性 混凝土 抗冻性能 损伤模型
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冻融循环作用下盐渍土损伤模型的建立及验证
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作者 谢柏涵 孔元元 +2 位作者 张学飞 孙东彦 王智慧 《人民长江》 北大核心 2025年第2期183-189,200,共8页
针对寒区盐渍土结构损伤问题,选取吉林省西部盐渍土作为研究对象,开展冻融循环后试样的三轴压缩试验和扫描电镜试验,并基于Weibull统计理论和Lemaitre应变等效假设理论,建立三轴压缩状态下冻土的损伤模型,并采用冻融循环后盐渍土试样的... 针对寒区盐渍土结构损伤问题,选取吉林省西部盐渍土作为研究对象,开展冻融循环后试样的三轴压缩试验和扫描电镜试验,并基于Weibull统计理论和Lemaitre应变等效假设理论,建立三轴压缩状态下冻土的损伤模型,并采用冻融循环后盐渍土试样的三轴试验数据以及已有文献数据对该模型进行适用性验证。结果表明:①经历过冻融循环后的盐渍土在不同围压下均为塑性破坏,应力应变表现为应变硬化型,冻融过程中土体内液体的相变及水盐运移是导致土体强度和结构发生变化的重要原因;②构建的损伤模型理论曲线与试验曲线吻合良好,能够准确描述冻融条件下土体的变形破坏过程,验证了该模型及模型参数确定方法的合理性与可靠性;③盐渍土的结构损伤能够通过裂隙体现出来,在低围压条件下,裂隙宽度较大,损伤变量得到很好的体现,因此低围压下模型的模拟精度较高,说明该模型在低围压条件下对含裂隙的细粒盐渍土具有良好的适用性。研究成果可为同等性质的浅层盐渍土冻融损伤特性研究提供参考依据。 展开更多
关键词 冻土区 盐渍土 结构强度 裂隙 损伤模型
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不同含水率砂岩冻融力学特性及损伤模型研究
14
作者 梁勇 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期430-439,共10页
为研究冻融循环作用对砂岩物理力学特性的影响,针对不同含水质量分数的砂岩,开展不同冻融循环次数的冻融循环试验和单轴压缩试验。基于岩石损伤力学理论,构建砂岩冻融-载荷耦合损伤模型,并验证模型的可靠性。研究结果表明:随着冻融循环... 为研究冻融循环作用对砂岩物理力学特性的影响,针对不同含水质量分数的砂岩,开展不同冻融循环次数的冻融循环试验和单轴压缩试验。基于岩石损伤力学理论,构建砂岩冻融-载荷耦合损伤模型,并验证模型的可靠性。研究结果表明:随着冻融循环次数的增加,砂岩产生累积冻融损伤,导致其强度降低,变形量增加。冻融-载荷作用下岩石总损伤值的变化曲线整体呈“S”形,验证了该损伤模型对受载冻融砂岩力学特性的适配性。研究结论可为寒区隧道工程冻害灾变防治提供参考。 展开更多
关键词 冻融损伤 冻融循环 物理特性 力学特性 损伤模型 寒区隧道
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考虑低应力循环影响的风电结构疲劳损伤模型
15
作者 戴靠山 杜航 +3 位作者 罗宇骁 熊川楠 李源 孙仲泽 《太阳能学报》 北大核心 2025年第5期522-530,共9页
为更精确地预测风电支撑结构焊缝与螺栓在含大量低应力循环(低于疲劳极限)的变幅荷载作用下的疲劳寿命,提出一种考虑低应力损伤饱和效应和强化效应的风电结构疲劳损伤评估模型。该模型在前人提出的非线性连续介质损伤力学(NLCD)模型基础... 为更精确地预测风电支撑结构焊缝与螺栓在含大量低应力循环(低于疲劳极限)的变幅荷载作用下的疲劳寿命,提出一种考虑低应力损伤饱和效应和强化效应的风电结构疲劳损伤评估模型。该模型在前人提出的非线性连续介质损伤力学(NLCD)模型基础上,引入新的特征变量对原有模型进行改进,对所搜集的相关高、低应力变幅疲劳试验数据进行分析拟合,将所提模型与工程中广泛使用的Miner准则和原NLCD模型进行对比。结果表明,在低应力循环占比较高的情况下,Miner准则无法考虑低应力循环的损伤贡献而导致预测结果偏高,NLCD模型考虑到每次低应力循环的损伤无限累加而导致预测结果趋于保守。相比之下,修正模型具有更优的精度,同时能较好地预测疲劳寿命随高应力幅值、低应力幅值、高-低应力循环周次比等参数的变化趋势,初步验证了所提出模型的有效性和正确性。 展开更多
关键词 风电机组 疲劳损伤 强化效应 损伤饱和 非线性连续介质损伤力学模型
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动力打桩桩周泥岩损伤特性与损伤模型 被引量:1
16
作者 白晓宇 银吉超 +3 位作者 张亚妹 王永洪 闫楠 桑松魁 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期58-71,共14页
针对泥岩地基同施工场地条件下动力打入桩的承载力差异性大且部分打入桩承载力不足等异常现象,文章开展了桩周0.2m处打桩前后的桩周泥岩单轴抗压强度对比试验,和打桩后的桩端中风化泥岩三轴压缩试验,明确打桩后桩周泥岩的损伤特性,基于... 针对泥岩地基同施工场地条件下动力打入桩的承载力差异性大且部分打入桩承载力不足等异常现象,文章开展了桩周0.2m处打桩前后的桩周泥岩单轴抗压强度对比试验,和打桩后的桩端中风化泥岩三轴压缩试验,明确打桩后桩周泥岩的损伤特性,基于统计损伤理论建立考虑受打桩影响的桩周泥岩损伤本构模型,并对泥岩地基打入桩的承载性能进行探讨。研究表明:打桩后桩周0.2m处泥岩强度平均损伤28.2%,弹性模量平均损伤41.4%;桩端中风化泥岩损伤后抗剪强度参数平均值为c=217.2kPa、φ=21.6°,φ仅是同场地原状强风化和全风化泥岩的49.1%和51.4%;打桩后桩周泥岩应力-应变曲线的损伤模型计算值的与实测值吻合较好,验证模型的合理性;泥岩地基打入桩承载力异常特征为桩端受力小,但桩端沉降显著,静载破坏时桩端阻力的平均占比为5.25%;动力打桩对桩周泥岩的损伤是泥岩地基打入桩承载力异常的重要原因;泥岩地基打入桩的设计计算与数值模拟采用原状泥岩力学参数不合理,泥岩损伤后不易恢复,建议按损伤特性赋予参数。研究结果对泥岩地基打入桩的设计、施工、承载力评价有较强的参考价值。 展开更多
关键词 动力打桩 泥岩 单轴压缩试验 三轴压缩试验 损伤模型 损伤变量 承载力异常
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不同损伤模型下偏心不耦合装药爆破特性 被引量:2
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作者 梁瑞 祁芳霞 +2 位作者 周文海 李生荣 楼晓明 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第9期98-105,共8页
在实际爆破工程中,药包因自身重量与炮孔处于偏心不耦合的相对位置。此装药结构下,爆破荷载对其炮孔近区的岩体作用分布不均匀,会造成炮孔近区爆炸能量及损伤演化分布的差异。利用数值模拟软件,分别采用HJC模型和RHT模型建立岩石单孔爆... 在实际爆破工程中,药包因自身重量与炮孔处于偏心不耦合的相对位置。此装药结构下,爆破荷载对其炮孔近区的岩体作用分布不均匀,会造成炮孔近区爆炸能量及损伤演化分布的差异。利用数值模拟软件,分别采用HJC模型和RHT模型建立岩石单孔爆破结构,探究了不同本构模型下偏心不耦合装药岩体的爆炸损伤特性。结果表明,基于本文的模拟环境,同心不耦合装药条件下,炮孔周围损伤程度基本相同,但RHT模型下的损伤范围比HJC模型大近一倍;随着偏心系数的增大,HJC模型损伤范围偏向于炮孔耦合侧,RHT模型炮孔耦合侧与非耦合侧爆破损伤范围分布不均;RHT模型能更准确地呈现实际爆破工程中岩体裂纹的扩展形态。 展开更多
关键词 数值模拟 偏心不耦合 损伤模型 爆破载荷 损伤范围
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考虑微裂纹力学行为的岩石单轴压缩损伤模型 被引量:1
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作者 刘翠 李忠 +3 位作者 徐飞亚 张陌 曹晓伟 雷恒 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期104-112,共9页
针对目前岩石压缩损伤模型未能很好地同时考虑微裂纹滑移与扩展对岩石总变形的贡献、微裂纹复合扩展准则及岩石损伤程度对被激活裂纹数量影响等不足,基于细观力学对微裂纹在单轴压缩荷载下的滑移及扩展机理展开研究。首先根据微裂纹滑... 针对目前岩石压缩损伤模型未能很好地同时考虑微裂纹滑移与扩展对岩石总变形的贡献、微裂纹复合扩展准则及岩石损伤程度对被激活裂纹数量影响等不足,基于细观力学对微裂纹在单轴压缩荷载下的滑移及扩展机理展开研究。首先根据微裂纹滑移模型及能量平衡原理,建立了岩石单轴压缩应力应变关系,并认为微裂纹服从Weibull分布模型;进而以应变能密度准则作为微裂隙扩展判据,采用迭代法求解复合型断裂的翼裂纹扩展长度,并获得用翼裂纹扩展长度表示的岩石损伤变量演化方程,由此提出了一个新的岩石单轴压缩损伤模型,并验证了其合理性;最后,采用参数敏感性分析研究了微裂纹长度及摩擦系数和岩石断裂韧度对岩石力学特性的影响。结果表明:由本模型预测得到的岩石单轴压缩峰值强度与试验结果吻合较好,说明了其合理性。同时发现随着微裂纹长度增加及其摩擦系数减小、岩石断裂韧度增加,岩石单轴抗压峰值强度及峰值应变均随之减小。当微裂纹长度由60μm增加到120μm时,岩石单轴抗压峰值强度近似线性降低;而当微裂纹摩擦系数由0.5增加到0.8及岩石断裂韧度由0.3 MPa·m^(1/2)增加到0.6 MPa·m1/2时,岩石单轴抗压峰值强度均是先缓慢增加,而后迅速增加。本研究为岩石压缩损伤本构模型的建立提供了一条新的思路,具有重要的理论意义。 展开更多
关键词 微裂纹 滑移模型 最小应变能密度准则 单轴压缩 损伤模型
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煤矸石粉混凝土冻融损伤模型与劣化机制 被引量:6
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作者 关虓 龙行 +1 位作者 丁莎 张鹏鑫 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第16期145-153,共9页
为促进寒区煤矸石在混凝土中的利用,通过快速冻融实验,研究了冻融循环作用下,不同取代率的机械-微波活化的煤矸石粉混凝土(Coal gangue powder concrete,CGPC)冻融损伤规律,依据波速损失对损伤层厚度进行修正,建立了基于修正后损伤层厚... 为促进寒区煤矸石在混凝土中的利用,通过快速冻融实验,研究了冻融循环作用下,不同取代率的机械-微波活化的煤矸石粉混凝土(Coal gangue powder concrete,CGPC)冻融损伤规律,依据波速损失对损伤层厚度进行修正,建立了基于修正后损伤层厚度的冻融损伤方程,并对冻融作用下CGPC的孔结构参数、微观形貌和水化产物进行了测试分析。结果表明:10%和20%掺量的活化煤矸石粉(Activated coal gangue powder,ACGP)能提高混凝土力学性能和抗冻性能,掺量达到30%后的抗冻性能提高效果显著减弱,力学性能有所降低;冻融300次20%和0%掺量组抗压强度分别下降了16.4%和26.5%,质量损失率分别为1.77%、4.03%,相对动弹性模量分别为68.940%、91.321%,损伤层厚度分别达到了11.9 mm和17.4 mm;基于波速差异修正后的损伤层厚度能更准确地表征CGPC损伤程度;ACGP的微粒填充作用以及二次水化作用提升了CGPC的强度和抗冻性能。 展开更多
关键词 混凝土 煤矸石 掺合料 冻融损伤 损伤机制 损伤模型
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钢筋混凝土网格剪力墙双参数地震损伤模型及损伤分析
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作者 张微敬 杨功达 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2024年第3期73-83,共11页
为了研究钢筋混凝土网格剪力墙在地震作用下的损伤演化规律,对已有钢筋混凝土构件双参数地震损伤模型进行修正,提出了适用于网格剪力墙的地震损伤模型;利用灰色关联方法,对网格剪力墙试验信息进行分析,确定关键设计参数,给出损伤模型中... 为了研究钢筋混凝土网格剪力墙在地震作用下的损伤演化规律,对已有钢筋混凝土构件双参数地震损伤模型进行修正,提出了适用于网格剪力墙的地震损伤模型;利用灰色关联方法,对网格剪力墙试验信息进行分析,确定关键设计参数,给出损伤模型中的组合系数计算公式。研究了剪跨比、轴压比、竖肢宽度和横肢高度等参数对网格墙损伤的影响,得到网格剪力墙主要影响参数与损伤演化的关系。基于所提出的损伤模型,计算了网格剪力墙的损伤指数,根据网格剪力墙构件破坏程度将其划分为基本完好、轻微破坏、中度破坏、严重破坏和倒塌失效5个损伤等级,标定了不同损伤等级的损伤指数区间。 展开更多
关键词 网格剪力墙 地震损伤模型 损伤指数 组合系数 损伤分析
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