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冲击载荷下煤样能量耗散与破碎分形的长径比效应 被引量：32
1
作者 王磊 袁秋鹏 +4 位作者 谢广祥 顾书豪 焦振华 刘怀谦 陈礼鹏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1534-1546,共13页
为研究不同长径比煤样动态压缩下能量耗散规律和破碎分形特征,采用φ50 mm分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bars,SHPB)试验系统,以相同冲击气压0.35 MPa对直径50 mm,长径比分别为0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9和1.0的煤样... 为研究不同长径比煤样动态压缩下能量耗散规律和破碎分形特征,采用φ50 mm分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bars,SHPB)试验系统,以相同冲击气压0.35 MPa对直径50 mm,长径比分别为0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9和1.0的煤样进行单轴冲击压缩试验,定义了可判定应力平衡状态的指标——应力平衡系数ξ,发现了能量耗散的长径比效应并讨论了其与应力平衡的关系,分析了长径比和耗能密度对煤样破碎分形特征的影响。研究结果表明:不同长径比煤样应力-应变曲线形态基本一致,均包含弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段3个阶段,随长径比增加,曲线塑性阶段增大;根据应力平衡系数ξ确定煤样的临界长径比为0.6,低于临界长径比的试件易达到应力平衡,超过临界长径比试件将难以在破坏前达成应力平衡;煤样动态压缩破碎耗能与耗能占比的长径比效应表现为:随长径比增加分2个阶段,且其分界点接近临界长径比,各阶段内呈线性增加关系,阶段间呈台阶式下降;试件尺寸增加引起原生缺陷摩擦耗能增加和端部摩擦效应增强,超过临界长径比的试件应力达到峰值前其变形量降低形成了破碎耗能和耗能占比的台阶式下降;碎块平均粒径随长径比增大线性增加,但破碎块度分形维数呈线性降低;煤样的分形维数与耗能密度呈乘幂关系,耗能密度越大试样越破碎,但其破碎效率逐渐降低。 展开更多
关键词 长径比 能量耗散 破碎分形 冲击载荷 SHPB 应力平衡系数
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混凝土单轴压缩破碎分形研究 被引量：4
2
作者 吴剑锋 李慧剑 +2 位作者 王彩华 孟德亮 李佶芩 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2020年第7期2172-2177,共6页
针对混凝土单轴压缩破碎后的分形特征进行了研究。依据Turcotte研究成果,对混凝土破碎分形维数进行了定量计算。分析了粗骨料粒径、试样形状对混凝土破碎分形维数的影响,探讨了抗压强度、峰值应变、单位体积吸收能、脆性指标与破碎分形... 针对混凝土单轴压缩破碎后的分形特征进行了研究。依据Turcotte研究成果,对混凝土破碎分形维数进行了定量计算。分析了粗骨料粒径、试样形状对混凝土破碎分形维数的影响,探讨了抗压强度、峰值应变、单位体积吸收能、脆性指标与破碎分形维数的关系。结果表明:混凝土单轴压缩破坏后的碎块分布具有分形特征;单轴压缩破碎分形维数随粗骨料粒径的增大呈下降趋势,随混凝土抗压强度的提高呈增大趋势,随峰值应变的提高、单位体积吸收能的增加、脆性指标的减小而增大;圆柱体试样的破碎分形维数与同粒径的棱柱体试样相比呈降低趋势。 展开更多
关键词 粗骨料粒径 试样形状 混凝土 破碎分形 单位体积吸收能 脆性指标
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侧限压缩下石英砂砾的颗粒破碎特性及其分形描述 被引量：56
3
作者 张季如 祝杰 黄文竞 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期783-789,共7页
利用侧限压缩试验研究高压应力下石英粗砂和细砾的颗粒破碎特性,基于分形模型和粒径分布资料,研究颗粒的破碎分形。结果表明:颗粒破碎量随着压力的增加而增加,并与粒径大小有关。随着破碎量的递增,粗砂的内摩擦角逐渐增大,细砾的内摩擦... 利用侧限压缩试验研究高压应力下石英粗砂和细砾的颗粒破碎特性,基于分形模型和粒径分布资料,研究颗粒的破碎分形。结果表明:颗粒破碎量随着压力的增加而增加,并与粒径大小有关。随着破碎量的递增,粗砂的内摩擦角逐渐增大,细砾的内摩擦角先增大后减小,二者最终均趋于稳值;石英砂砾破碎后的粒度分布具有良好的分形特性,破碎分维数的数值大小反映了破碎量的变化,破碎量愈高,分维数愈大,并与Hardin破碎率有较为显著的线性关系。破碎分维数和Hardin破碎率与压应力之间分别存在着双曲线关系和半对数线性关系,因而通过压应力和土粒参数就可估计破碎分维数和破碎率。破碎分维数为粒状材料的颗粒破碎分析提供了一个新的量化指标。 展开更多
关键词 石英砂砾 侧限压缩 颗粒破碎 破碎分形
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冲击作用下粘性土壤破碎体的分形维数与影响因素 被引量：18
4
作者 孟凤英 丁启朔 +2 位作者 鹿飞 丁为民 潘根兴 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期108-111,124,共5页
给出冲击破碎分析的两倍尺度控制约定,研究粘结态土壤破碎体生成的影响因素,建立了土壤破碎体分形维数与落锤质量、冲击行程、土壤含水率、破碎比能之间的关系。结果表明,土壤破碎体的分形维数与落锤质量及冲击行程没有联系,但分形维数... 给出冲击破碎分析的两倍尺度控制约定,研究粘结态土壤破碎体生成的影响因素,建立了土壤破碎体分形维数与落锤质量、冲击行程、土壤含水率、破碎比能之间的关系。结果表明,土壤破碎体的分形维数与落锤质量及冲击行程没有联系,但分形维数与土壤含水率及破碎比能具有明显的相关性。另外,通过比较得知土壤在冲击作用下的破碎体分形维数远远低于植被土样的分形维数。 展开更多
关键词 粘性土壤 冲击破碎 破碎体分形维数 颗粒尺度分布
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考虑细观单粒强度的堆石料破碎特性研究 被引量：29
5
作者 迟世春 王峰 +1 位作者 贾宇峰 李士杰 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1780-1785,共6页
颗粒破碎是影响堆石料力学性质的主要因素之一,但由于测试手段的限制,荷载作用过程中堆石的颗粒破碎难以实时度量,因而影响堆石料力学特性的深入研究。通过单粒强度试验,发现同一粒组的堆石料单粒强度较好地服从Weibull分布,而破碎后颗... 颗粒破碎是影响堆石料力学性质的主要因素之一,但由于测试手段的限制,荷载作用过程中堆石的颗粒破碎难以实时度量,因而影响堆石料力学特性的深入研究。通过单粒强度试验,发现同一粒组的堆石料单粒强度较好地服从Weibull分布,而破碎后颗粒的粒径级配曲线基本服从分形分布。在此基础上,推求了堆石料三轴试验过程中级配的演化过程,给出了颗粒破碎的实时预测方法,与三轴试验结果比较,验证了本文方法的有效性。 展开更多
关键词 堆石料 WEIBULL分布 分形破碎 单粒强度
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考虑颗粒破碎引起级配演变的粗粒料屈服函数研究 被引量：10
6
作者 孙逸飞 刘汉龙 杨贵 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期3479-3484,共6页
级配作为粗粒料的重要物理特性,显著影响着粗粒料本身的力学性质。准确预测土体在加载过程中的级配演变,是有效分析土体结构全寿命周期强度和变形特性的基础。引入Einav的分形破碎理论,认为土体在加载过程中的颗粒破碎耗能增量正比于颗... 级配作为粗粒料的重要物理特性,显著影响着粗粒料本身的力学性质。准确预测土体在加载过程中的级配演变,是有效分析土体结构全寿命周期强度和变形特性的基础。引入Einav的分形破碎理论,认为土体在加载过程中的颗粒破碎耗能增量正比于颗粒分形破碎率增量,结合考虑颗粒破碎的能量平衡方程,选取已有文献中的试验数据,对粗粒料加载过程中的级配演变进行了研究,提出了一种预测试样加载过程中级配演变的方法。在此基础上,建立了一个可以反映粗粒料级配演变的屈服函数,对该屈服面函数进行了初步探讨。每一个屈服面对应土体的一个级配演化曲线;屈服面是土体剪切应变的等值面,屈服面的轨迹和剪应变大小密切相关。 展开更多
关键词 粗粒料 级配 分形破碎 屈服面 本构模型
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不同超临界CO_(2)浸蚀时间后冲击煤体能量演化与破坏特征 被引量：3
7
作者 王磊 杨震宇 +4 位作者 陈礼鹏 王勇 张帅 王安铖 李伟利 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2251-2262,共12页
在未采煤层封存CO_(2)时,注入的CO_(2)受高温高压影响会处于超临界态,影响煤层稳定性。为研究超临界CO_(2)浸蚀后煤体受扰动影响引起的能量耗散与破坏特征,基于自主研发的高压气体吸附/解吸试验系统对煤体开展不同超临界CO_(2)浸蚀时间(... 在未采煤层封存CO_(2)时,注入的CO_(2)受高温高压影响会处于超临界态,影响煤层稳定性。为研究超临界CO_(2)浸蚀后煤体受扰动影响引起的能量耗散与破坏特征,基于自主研发的高压气体吸附/解吸试验系统对煤体开展不同超临界CO_(2)浸蚀时间(0、2、4、6 d)的吸附试验,利用分离式霍普金森压杆试验系统对超临界CO_(2)作用后的煤体开展冲击压缩试验,并结合高速摄像仪拍摄了冲击过程,分析了冲击煤体的能量耗散规律,阐明了煤体的破坏裂纹演化与破碎分形特征。研究结果表明:相同冲击荷载下,不同超临界CO_(2)浸蚀时间后煤样的应力-应变曲线变化趋势类似,可划分为弹性能量耗散、塑性能量耗散和峰后能量耗散3个阶段。随超临界CO_(2)浸蚀时间增长,煤样吸能能力减弱,冲击煤样表面裂纹数量增多,裂纹网络及扩展方向逐渐复杂,煤样破碎更加剧烈,破碎粒径减小,破碎形态更加复杂,最后确定了不同浸蚀时间后煤样破碎分形维数与耗能密度的线性相关关系。研究结果对于开展注CO_(2)强化深部煤层气开采工程探索具有一定的理论意义。 展开更多
关键词 CO_(2)地质封存 超临界CO_(2) 冲击荷载 能量耗散 破碎分形
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考虑颗粒强度尺寸效应的原型堆石料破碎特性研究 被引量：12
8
作者 王峰 张建清 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期87-94,共8页
高土石坝中,堆石体颗粒破碎是导致坝体变形的主要因素之一。但是由于原型坝料的颗粒尺寸较大,其破碎程度难以直接通过室内试验度量,因此通常要将原型级配缩尺为60mm以下的小粒径级配堆石料,然后才能进行室内试验。而由于原型和试验级配... 高土石坝中,堆石体颗粒破碎是导致坝体变形的主要因素之一。但是由于原型坝料的颗粒尺寸较大,其破碎程度难以直接通过室内试验度量,因此通常要将原型级配缩尺为60mm以下的小粒径级配堆石料,然后才能进行室内试验。而由于原型和试验级配差异较大,导致试验测得的参数往往和原型坝料实际参数有较大差异,因而影响了原型坝料力学特性的深入研究。这里提出了一种新的实时预测原型坝料破碎的方法。首先在颗粒尺度上,基于单粒强度的Weibull分布理论和颗粒分形破碎理论,阐述了原型堆石料级配演化的推求过程;然后通过单粒强度试验测得了相关参数,并与三轴试验测得的试样级配曲线对比,验证了参数选取的合理性;之后分析了颗粒强度离散程度对于原型坝料级配曲线形状的影响;最后,讨论了加载过程中原型级配和试验级配堆石体的相对破碎参量和受力状态的关系。 展开更多
关键词 WEIBULL分布 分形破碎 原型坝料 单粒强度
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珊瑚颗粒力学特性应变率效应试验研究 被引量：7
9
作者 马林建 李增 +2 位作者 罗棕木 魏厚振 段力群 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期4637-4643,共7页
珊瑚单颗粒破碎特性与珊瑚砂高压缩性、剪缩性及良好蠕变性等宏观力学行为密切相关。珊瑚颗粒的应变率效应对于不同形式荷载作用下珊瑚砂强度与变形特性研究具有重要意义。对约300颗珊瑚颗粒进行0.1~50mm/min位移速率下的单颗粒破碎试验... 珊瑚单颗粒破碎特性与珊瑚砂高压缩性、剪缩性及良好蠕变性等宏观力学行为密切相关。珊瑚颗粒的应变率效应对于不同形式荷载作用下珊瑚砂强度与变形特性研究具有重要意义。对约300颗珊瑚颗粒进行0.1~50mm/min位移速率下的单颗粒破碎试验,探讨加载应变速率对颗粒破碎强度、破碎模式、破碎能量及破碎分形的影响。结果表明,珊瑚颗粒破碎强度服从Weibull分布规律,且特征破碎强度随应变率的提高非线性增大;随着加载速率的增大,颗粒主劈裂破坏往往先于棱角的局部碎裂和表面研磨,相应的荷载-位移曲线呈现出由峰前"多峰"向峰后"多峰"现象转变;珊瑚颗粒破碎能量密度和破碎分形维数同样具有明显的应变率效应,且均与对数应变率呈线性正相关关系,表征能量耗散和破碎程度均随加载应变率的增大而增大。 展开更多
关键词 珊瑚颗粒 应变率效应 破碎强度 破碎模式 破碎能量 破碎分形
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冲击荷载下全珊瑚混凝土动力特性 被引量：19
10
作者 吴家文 马林建 +2 位作者 孔新立 罗棕木 段力群 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期581-588,共8页
以珊瑚砾石、珊瑚砂为粗、细骨料,并拌和海水、水泥制备全珊瑚混凝土.利用分离式霍普金森杆(SHPB)系统进行应变率为30.12~143.32s-1的冲击加载试验,获得全珊瑚混凝土试件的动态单轴压缩应力-应变曲线,并研究了其动态强度增长、能量耗散... 以珊瑚砾石、珊瑚砂为粗、细骨料,并拌和海水、水泥制备全珊瑚混凝土.利用分离式霍普金森杆(SHPB)系统进行应变率为30.12~143.32s-1的冲击加载试验,获得全珊瑚混凝土试件的动态单轴压缩应力-应变曲线,并研究了其动态强度增长、能量耗散、破坏模式及破碎分形的应变率效应.结果表明:全珊瑚混凝土试件动态强度增长因子(DIF)与应变率的0.5次方呈线性正相关,且高于同等级普通硅酸盐混凝土;全珊瑚混凝土试件总应变能、弹性能和耗散能均与应变率呈线性正相关,耗散能比率随总应变能增加而增大;不同于普通混凝土胶结面的破坏形态,全珊瑚混凝土试件的破裂面往往贯穿于珊瑚骨料;全珊瑚混凝土试件破碎分形维数与其对数应变率呈线性正相关,利用分形维数可定量表征全珊瑚混凝土的破碎程度. 展开更多
关键词 全珊瑚混凝土 应变率 动态强度增长因子 能量机制 破碎分形
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