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An internal ballistic model of electromagnetic railgun based on PFN coupled with multi-physical field and experimental validation 被引量:1
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作者 Benfeng Gu Haiyuan Li Baoming Li 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期254-261,共8页
To accelerate the practicality of electromagnetic railguns,it is necessary to use a combination of threedimensional numerical simulation and experiments to study the mechanism of bore damage.In this paper,a three-dime... To accelerate the practicality of electromagnetic railguns,it is necessary to use a combination of threedimensional numerical simulation and experiments to study the mechanism of bore damage.In this paper,a three-dimensional numerical model of the augmented railgun with four parallel unconventional rails is introduced to simulate the internal ballistic process and realize the multi-physics field coupling calculation of the rail gun,and a test experiment of a medium-caliber electromagnetic launcher powered by pulse formation network(PFN)is carried out.Various test methods such as spectrometer,fiber grating and high-speed camera are used to test several parameters such as muzzle initial velocity,transient magnetic field strength and stress-strain of rail.Combining the simulation results and experimental data,the damage condition of the contact surface is analyzed. 展开更多
关键词 Internal ballistic modeling Electromagnetic rail gun multi-physics field coupling Experimental validation PFN
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Fluid solid coupling model based on endochronic damage for roller compacted concrete dam 被引量:4
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作者 顾冲时 魏博文 +1 位作者 徐镇凯 刘大文 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2013年第11期3247-3255,共9页
According to the characteristics of thin-layer rolling and pouting construction technology and the complicated mechanical behavior of the roller compacted concrete dam (RCCD) construction interface, a constitutive m... According to the characteristics of thin-layer rolling and pouting construction technology and the complicated mechanical behavior of the roller compacted concrete dam (RCCD) construction interface, a constitutive model of endochronic damage was established based on the endochronic theory and damage mechanics. The proposed model abandons the traditional concept of elastic-plastic yield surface and can better reflect the real behavior of rolled control concrete. Basic equations were proposed for the fluid-solid coupling analysis, and the relationships among the corresponding key physical parameters were also put forward. One three-dimensional finite element method (FEM) program was obtained by studying the FEM type of the seepage-stress coupling intersection of the RCCD. The method was applied to an actual project, and the results show that the fluid-solid interaction influences dam deformation and dam abutment stability, which is in accordance with practice. Therefore, this model provides a new method for revealing the mechanical behavior of RCCD under the coupling field. 展开更多
关键词 roller compacted concrete dam endochronic damage fluid-solid coupling analytical model
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Thermal-hydro-mechanical coupling damage model of brittle rock 被引量:1
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作者 李鹏 饶秋华 +2 位作者 李卓 马雯波 马彬 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2014年第3期1136-1141,共6页
Based on fluid mechanics, thermodynamics and damage mechanics, thermal-hydro-mechanical (THM) coupling damage model of brittle rock is established by analyzing THM coupling mechanism, where THM coupling damage varia... Based on fluid mechanics, thermodynamics and damage mechanics, thermal-hydro-mechanical (THM) coupling damage model of brittle rock is established by analyzing THM coupling mechanism, where THM coupling damage variable DTHM is dominated by TH coupling damage variable DTH, TM coupling damage variable DTM and HM coupling damage variable DHM, and DTH is firstly expressed in term of dimensionless total thermal conductivity of the water Nu. Permeability test, uni-axial compression test and THM coupling test are conducted to measure the permeability, elastic modulus and THM coupling stress-strain curves of brittle rock. The tested values of THM coupling elastic modulus E'HM are in good agreement with the predicted values of THM coupling elastic modulus ETHM, which can verify the newly established THM coupling damage model. 展开更多
关键词 damage model THM coupling mechanism permeability test THM coupling test brittle rock
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A thermo-mechanical damage constitutive model for deep rock considering brittleness-ductility transition characteristics 被引量:2
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作者 FENG Chen-chen WANG Zhi-liang +2 位作者 WANG Jian-guo LU Zhi-tang LI Song-yu 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第7期2379-2392,共14页
This paper developed a statistical damage constitutive model for deep rock by considering the effects of external load and thermal treatment temperature based on the distortion energy.The model parameters were determi... This paper developed a statistical damage constitutive model for deep rock by considering the effects of external load and thermal treatment temperature based on the distortion energy.The model parameters were determined through the extremum features of stress−strain curve.Subsequently,the model predictions were compared with experimental results of marble samples.It is found that when the treatment temperature rises,the coupling damage evolution curve shows an S-shape and the slope of ascending branch gradually decreases during the coupling damage evolution process.At a constant temperature,confining pressure can suppress the expansion of micro-fractures.As the confining pressure increases the rock exhibits ductility characteristics,and the shape of coupling damage curve changes from an S-shape into a quasi-parabolic shape.This model can well characterize the influence of high temperature on the mechanical properties of deep rock and its brittleness-ductility transition characteristics under confining pressure.Also,it is suitable for sandstone and granite,especially in predicting the pre-peak stage and peak stress of stress−strain curve under the coupling action of confining pressure and high temperature.The relevant results can provide a reference for further research on the constitutive relationship of rock-like materials and their engineering applications. 展开更多
关键词 deep rock crack initiation threshold thermo-mechanical coupling statistical damage model distortion energy theory
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Application of 1D/3D finite elements coupling for structural nonlinear analysis 被引量:13
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作者 岳健广 A.Fafitis +1 位作者 钱江 雷拓 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2011年第3期889-897,共9页
An element coupling model (ECM) method was proposed to simulate the global behavior and local damage of a structure.In order to reflect the local damage and improve the computational efficiency,three-dimensional (3D) ... An element coupling model (ECM) method was proposed to simulate the global behavior and local damage of a structure.In order to reflect the local damage and improve the computational efficiency,three-dimensional (3D) solid elements and one-dimensional (1D) beam element were coupled by the multi-point constraint equations.A reduced scale 1?8 model test was simulated by the ECM and a full three dimensional model (3DM) contrastively.The results show that the global behavior and local damages of ECM agree well with the test and 3DM.It is indicated that the proposed method can be used in the structural nonlinear analysis accurately and efficiently. 展开更多
关键词 elements coupling model global behavior local damage multi-point constraint equations nonlinear analysis
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损伤-渗流耦合作用下上覆溶洞隧道突水灾变规律研究 被引量:2
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作者 林志斌 李亚豪 +2 位作者 林培忠 张勃阳 杨大方 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期154-163,共10页
目的为分析上覆溶洞对隧道的影响,进行损伤-渗流耦合作用下上覆溶洞隧道突水灾变规律的研究。方法以重庆市双碑隧道工程为背景,基于三线性应变软化模型建立岩体损伤-渗流耦合模型,采用FLAC3D对隧道开挖通过上覆溶洞过程中的围岩变形、... 目的为分析上覆溶洞对隧道的影响,进行损伤-渗流耦合作用下上覆溶洞隧道突水灾变规律的研究。方法以重庆市双碑隧道工程为背景,基于三线性应变软化模型建立岩体损伤-渗流耦合模型,采用FLAC3D对隧道开挖通过上覆溶洞过程中的围岩变形、塑性区、渗透系数和涌水量进行数值模拟分析,并对比分析了不考虑岩体损伤-渗流耦合作用和不同溶洞水压对上覆溶洞隧道突水灾变特征的影响。结果上覆溶洞水压为1.8 MPa时,隧道开挖通过上覆溶洞中心5.0 m后,隧道围岩在溶洞与隧道间产生2条“八字形”的导水裂隙带,导致溶洞与隧道间岩体整体滑动约600 mm,整个滑动体近似梯形,其顶、底、高分别为3.6,9.6,8.4 m;隧道开挖未到达上覆溶洞时,其最大涌水量不超过0.01 m^(3)/s,而通过上覆溶洞中心0,2.5,5.0 m后,其最大涌水量分别为0.022,0.185,0.743 m^(3)/s;上覆溶洞水压为1.2,1.8,2.4 MPa时,隧道通过上覆溶洞后的最大涌水量分别为0.031,0.0743,1.365 m^(3)/s。结论隧道开挖通过上覆溶洞过程中,上覆溶洞水压超过临界值时,隧道会发生冒顶坍塌和突水事故,且突水表现出一定的滞后性和大体量性;溶洞水压越大,隧道会越早突水,最终突水量越高;为模拟再现岩溶隧道开挖过程中的突水灾变时空演化过程,必须考虑岩体的损伤-渗流耦合作用。本文研究成果可为岩溶隧道工程围岩稳定控制提供重要依据。 展开更多
关键词 溶洞 隧道 损伤-渗流耦合 突水 渗透系数 涌水量
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煤炭地下气化燃空区动态演变下多场演化特征 被引量:1
7
作者 尹大伟 苑啸天 +3 位作者 周广磊 辛林 周泽森 王子涵 《煤炭学报》 北大核心 2025年第6期3100-3114,共15页
煤炭地下气化作为一种洁净煤综合利用技术,已成为“双碳”背景下煤炭无害化开采技术创新战略方向。为研究煤炭地下气化过程覆岩温度场、位移场及损伤场多场耦合变化规律,以山东某煤矿煤炭地下气化工程区域地质和生产条件为研究背景,首... 煤炭地下气化作为一种洁净煤综合利用技术,已成为“双碳”背景下煤炭无害化开采技术创新战略方向。为研究煤炭地下气化过程覆岩温度场、位移场及损伤场多场耦合变化规律,以山东某煤矿煤炭地下气化工程区域地质和生产条件为研究背景,首先开展了煤炭地下气化区域岩石力学特性试验,获得了不同岩性岩石试样的物理力学参数及热力学参数;其次开发了煤炭地下气化覆岩多场耦合数值模拟方法,该方法以最大拉应力准则及摩尔库仑准则作为损伤破坏准则,考虑了煤炭地下气化过程中燃烧点移动、燃空区形成过程应力平衡及燃空区降温的特点,给出了煤炭地下气化覆岩移动及损伤破坏过程数值求解方法;基于此方法研究了气化方向和垂直于气化方向覆岩温度场、位移场和损伤场耦合演化规律。结果表明:煤炭地下气化过程中,随着气化过程的进行高温影响范围先增大后减小,传播速率减慢,高温最终影响范围顶底板为5.4m,巷道两帮为4.9m;工程开始后,直接顶发生上移,表明了高温对气化巷道顶板承载能力具有一定程度的强化作用,地层冷却至室温后,煤层直接顶垂直位移达257.18mm;随着气化工程的进行,气化巷道顶板发生明显拉伸损伤,顶板处的损伤破坏范围大于底板和两帮处,当工程进行至第150d时,巷道围岩损伤区总体上呈近似“蝶形”分布;煤炭地下气化结束时,1号气化巷道顶板损伤高度为12.38m,2号巷道顶板损伤高度为11.14m,工程理论设计的15m宽煤柱可保证气化采场的稳定性。 展开更多
关键词 煤炭地下气化 多场耦合 损伤演化 温度场 覆岩移动
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基于离散元模拟的砂岩水力耦合特性及破裂机制研究 被引量:1
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作者 宋勇军 安旭晨 +3 位作者 孙银伟 谢丽君 卢云龙 王双龙 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期1564-1577,共14页
为探究岩石水力耦合作用下的渗流场演化特征及破裂机制,基于PFC^(3D)内置的计算流体动力学(CFD)模块,建立CFD-DEM流固耦合模型,进行岩石水力耦合过程模拟。结合室内试验,分析岩石水力耦合过程中微裂纹与渗流场的演化,并评估试样的失效... 为探究岩石水力耦合作用下的渗流场演化特征及破裂机制,基于PFC^(3D)内置的计算流体动力学(CFD)模块,建立CFD-DEM流固耦合模型,进行岩石水力耦合过程模拟。结合室内试验,分析岩石水力耦合过程中微裂纹与渗流场的演化,并评估试样的失效模式。研究结果表明:当试样受载时,破裂位置张拉与剪切微裂纹相互交错出现,形成宏观剪切带,导致破坏模式为剪切破坏;随着渗透压的增大,微裂纹总数、组构接触力和接触数目均减小,峰值应力后岩石脆性断裂更明显;在水力耦合作用下,岩石内部渗流场的演化与微裂纹的发展密切相关;在整个试验过程中,岩样中的流体主要沿新形成的微裂纹和剪切带渗透,而未损伤区渗流场与剪切带处没有太大变化,这与室内试验中渗透率的急剧增加相对应;据声发射振铃计数将试样破裂过程分为无损期、平静期、增长期和爆发期4个阶段;振铃计数在试样破坏前存在小范围沉寂期,该时期振铃计数相对均匀出现,累计振铃计数呈阶梯式增长,直到试样强度达到峰值点,该特征可作为岩石破坏的前兆判据。 展开更多
关键词 离散元 水力耦合 渗流场 细观损伤 声发射 破裂机制 各向异性
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不同振动谱下动力电池箱损伤对比研究
9
作者 赵礼辉 潘羽 +2 位作者 冯金芝 郑松林 张东东 《机械强度》 北大核心 2025年第7期14-23,共10页
针对电动汽车电池箱的振动疲劳问题,以实车试验场测试载荷为基础,基于单轴和多轴(顺序加载、耦合加载)振动载荷,对比分析电池箱疲劳性能。首先,在试验场采集电池箱上敏感点处的三向加速度载荷,对不同测点载荷同一方向的功率谱密度分别... 针对电动汽车电池箱的振动疲劳问题,以实车试验场测试载荷为基础,基于单轴和多轴(顺序加载、耦合加载)振动载荷,对比分析电池箱疲劳性能。首先,在试验场采集电池箱上敏感点处的三向加速度载荷,对不同测点载荷同一方向的功率谱密度分别进行拟合与对比分析,并通过频域损伤等效方法对功率谱密度进行加速处理,获得试验场规范下的随机振动三向加速度功率谱密度分布特征。其次,基于随机振动疲劳分析理论,构建了电池箱的多轴顺序激励、多轴耦合激励;基于疲劳损伤等效,构建了单轴强化谱激励。最后,数值仿真对比分析了三种激励下电池箱的疲劳损伤。结果表明,三种激励下电池箱的损伤位置一致,多轴耦合激励损伤大于多轴顺序激励,单轴强化谱对多轴耦合损伤的复现效果较好。这可为基于单轴强化载荷谱开展电池箱的振动疲劳快速试验提供指导。 展开更多
关键词 强化载荷谱 多轴耦合 加速试验 疲劳损伤 电池箱
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大型风电机组传动链全耦合动力学响应研究
10
作者 李成武 朱才朝 +3 位作者 宋朝省 宋海蓝 冉澳 王闻渲 《太阳能学报》 北大核心 2025年第3期567-575,共9页
针对风电机组传动链动态特性分析中通常忽略发电机电磁转矩激励的问题,综合考虑叶片柔性、齿轮非线性刚度和轴承弹性支承等时变、非线性因素,结合双馈异步发电机矢量控制及叶片变桨控制,采用集中参数法和子结构法建立风电机组传动链机-... 针对风电机组传动链动态特性分析中通常忽略发电机电磁转矩激励的问题,综合考虑叶片柔性、齿轮非线性刚度和轴承弹性支承等时变、非线性因素,结合双馈异步发电机矢量控制及叶片变桨控制,采用集中参数法和子结构法建立风电机组传动链机-电-气-控全耦合动力学模型。通过时域求解,研究传动链系统的动态响应特性。结果表明,在电网电压跌落条件下,不同叶片面内弯曲阻尼刚度系数下的发电机转速均有大幅震荡,但随着叶片面内弯曲阻尼刚度比值的增大,发电机转速波动收敛较快,适当增大叶片柔性对发电机暂态稳定性有积极影响;此外,电磁转矩激励会引起传动链机械部件振动加剧,增大齿轮疲劳损伤。 展开更多
关键词 风电机组 传动链 全耦合 动态响应 电磁转矩 疲劳损伤
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修理参数对修理层合板雷击烧蚀的影响分析
11
作者 卢翔 田明辉 +1 位作者 单泽众 武涛 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第3期183-187,共5页
为研究挖补修理后的复合材料层合板遭受雷击时的烧蚀损伤特性,对复合材料修理板进行了雷击模拟和不同修理参数影响分析。首先建立完整层合板的雷击烧蚀模型,并与文献试验结果进行对比,验证仿真有效性。在此基础上,建立修理层合板的雷击... 为研究挖补修理后的复合材料层合板遭受雷击时的烧蚀损伤特性,对复合材料修理板进行了雷击模拟和不同修理参数影响分析。首先建立完整层合板的雷击烧蚀模型,并与文献试验结果进行对比,验证仿真有效性。在此基础上,建立修理层合板的雷击烧蚀模型,并分别对挖补角度、补片尺寸及附加补片的影响进行分析。研究结果表明:随着挖补角度增大,补片烧蚀面积增大,而母板和胶膜烧蚀面积减小,三者的最大烧蚀深度均下降,补片不易脱落;补片尺寸越大,越能防止补片被树脂汽化和纤维热解造成的超压挤落;附加补片的存在会影响电流的传导方式,次级电弧更易形成,补片和母板之间更易建立电气连接,造成表面损伤程度增大,进而减小内部损伤程度;当修理板的挖补角大于2.86°,最外层补片直径大于50mm,并施加附加补片时,能最大程度地抵抗50kA的雷击烧蚀,防止补片脱落。 展开更多
关键词 修理层合板 雷击 烧蚀损伤 电热耦合
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船舶复杂灾害场景下损害管制作业人员行走速度模型研究
12
作者 窦乔 刘帅 《消防科学与技术》 北大核心 2025年第6期795-801,共7页
损害管制作业人员在船舶复杂灾害场景中的行走速度是开展损管作业流程评估与优化的关键。本文综合考虑船舶摇摆、特定灾害环境导致的能见度下降和船体倾斜、负重疲劳、典型路径结构等因素对损管作业人员行走速度的影响,采用文献调研和... 损害管制作业人员在船舶复杂灾害场景中的行走速度是开展损管作业流程评估与优化的关键。本文综合考虑船舶摇摆、特定灾害环境导致的能见度下降和船体倾斜、负重疲劳、典型路径结构等因素对损管作业人员行走速度的影响,采用文献调研和数据拟合方法,构建单因素影响下人员行走速度衰减模型;在消防员与损管作业人员相似性分析的基础上,开展消防员综合素质实测,获得损管作业人员基础速度和损管人员较普通人差异修正系数,同时构建负重疲劳影响下的行走速度模型;基于船舶典型路径结构实测,建立船舶内部直梯、舱门、舱口盖通行速度计算方法;基于以上不同因素影响下人员行走速度特征与规律,构建多因素耦合影响下损管作业人员行走速度模型。研究结果能够为船舶损管作业流程评估与优化提供理论基础和实践指导。 展开更多
关键词 船舶 损管作业 行走速度 多因素耦合
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考虑宏观缺陷的混凝土本构模型及含裂缝隧道衬砌动力损伤特性研究
13
作者 孙雅珍 王龙岩 +4 位作者 吴昌宇 王金昌 于阳 袁立凡 祝奉斌 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第1期107-119,共13页
目前对隧道衬砌动力响应的研究多聚焦于完好隧道,较少涉及初始宏观裂缝存在时对隧道衬砌结构弱化作用下的动力响应。为研究含裂缝隧道衬砌动力损伤特性,首先,基于塑性损伤本构,理论推导考虑材料弱化的宏观缺陷-外荷载耦合损伤本构模型;... 目前对隧道衬砌动力响应的研究多聚焦于完好隧道,较少涉及初始宏观裂缝存在时对隧道衬砌结构弱化作用下的动力响应。为研究含裂缝隧道衬砌动力损伤特性,首先,基于塑性损伤本构,理论推导考虑材料弱化的宏观缺陷-外荷载耦合损伤本构模型;其次,将宏观损伤度为0,0.2,0.3和0.4时混凝土试件抗拉强度的计算结果与试验结果进行对比,验证本构模型的合理性;然后,采用地层-结构法对土体-隧道-列车相互作用关系进行模拟,引入无限单元边界吸收模型边界处的应力波;最后,通过在完整衬砌结构上预制深度为3.5,7.0和10.5 cm裂缝,并调整模型中的损伤参数,系统地研究衬砌结构在不同裂缝深度下考虑材料弱化作用的动力损伤特性。结果表明:推导得到的本构模型理论计算结果与试验结果最大误差仅为7.3%,模型合理;在不同裂缝深度下,竖向振动加速度和竖向振动速度均呈现出拱顶>边墙>仰拱的规律,且与行车道距离成正相关;裂缝深度由0 cm增加到10.5 cm,衬砌结构拱顶、边墙和仰拱的竖向振动加速度分别增大8.4%,2.7%和5.3%,竖向振动速度分别增大15.1%,17.1%和16.7%;裂缝深度从0 cm增加到10.5 cm,拱顶、边墙和仰拱的最大主应力峰值分别增加22.3%,15.5%和减小9.12%,拱顶的最大主应力峰值在裂缝深度为3.5 cm时超过了仰拱,说明动应力响应受行车道距离和初始宏观裂缝引起的应力集中共同影响;在3种不同裂缝深度下,考虑材料弱化作用下的衬砌损伤度较不考虑时分别增大0.039,0.130和0.165。 展开更多
关键词 地铁隧道 动力响应 初始裂缝 宏观缺陷-外荷载耦合损伤 本构模型 混凝土材料弱化
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库岸塔柱状危岩的压裂耦合损伤-突变失稳预测
14
作者 唐红梅 宋刚 +2 位作者 杨健 毛柯洁 周福川 《三峡大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2025年第1期28-36,共9页
位于三峡库区巫峡段消落带的塔柱状危岩,其底部多损伤因素的耦合作用下常呈压裂诱发座溃整体失稳模式,危岩底部耦合损伤至突变机制是研究该类库岸危岩体失稳预警的关键科学问题.以三峡库区库岸巫峡段箭穿洞塔柱状危岩体为例,将危岩体简... 位于三峡库区巫峡段消落带的塔柱状危岩,其底部多损伤因素的耦合作用下常呈压裂诱发座溃整体失稳模式,危岩底部耦合损伤至突变机制是研究该类库岸危岩体失稳预警的关键科学问题.以三峡库区库岸巫峡段箭穿洞塔柱状危岩体为例,将危岩体简化为中上部非劣化区和下部劣化区的二元地质力学模型,基于应变等价原理获得其危岩体下部劣化区的荷载效应、溶蚀效应、干湿循环弱化效应的耦合损伤本构模型和总损伤度演化方程,根据地质力学模型概化为等效弹簧模型转化为力-位移的耦合损伤本构方程;基于能量平衡原理和突变理论建立了塔柱状危岩的耦合损伤-折叠突变模型,获取了其失稳判据和临界位移的表达式.通过案例分析结果表明:该危岩体突变失稳时的系统控制变量为-0.0073,预测模型计算理论的突变起点垂向位移为42.2mm,终止点位移为60.5mm,当监测数据危岩体最大垂向累积位移为26.2mm时,小于突变起始位移时就采用及时治理措施,与危岩未失稳的状态吻合.其研究成果可为三峡库区灰岩地区库岸塔柱状压溃型危岩的监测预警与防治提供重要的理论支撑. 展开更多
关键词 库岸塔柱状危岩 压溃失稳型 耦合损伤 突变模型
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承压积水作用下临空损伤煤柱宏观破坏特征与渗流规律
15
作者 刘伟韬 陈东祺 +2 位作者 刘玉本 杜衍辉 赵吉园 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第8期140-153,共14页
【背景】小煤柱护巷的方式在我国得到广泛应用,临空煤柱的稳定性影响着矿井的安全生产,受多种扰动作用影响的煤柱内往往会产生不同类型的损伤裂隙,积水采空区的承压水环境可能会造成临空损伤煤柱的失稳破坏。【方法】为研究损伤裂隙结... 【背景】小煤柱护巷的方式在我国得到广泛应用,临空煤柱的稳定性影响着矿井的安全生产,受多种扰动作用影响的煤柱内往往会产生不同类型的损伤裂隙,积水采空区的承压水环境可能会造成临空损伤煤柱的失稳破坏。【方法】为研究损伤裂隙结构对煤体稳定性的影响,引入相对稳定的初始损伤裂隙概念,基于损伤力学理论建立临空煤体的“流–应力–损伤”(HMD)耦合力学模型,采用COMSOL有限元分析临空损伤煤柱受单侧压力水影响下渗流破坏过程。【结果和结论】初始损伤裂隙的力学参数会显著影响煤体产生二次损伤的时间,两者之间存在临界阈值;损伤裂隙的存在会显著影响临空煤柱的稳定性,在单侧水压的作用下呈现出非对称的破坏形态,局部突水处的流速相比损伤前提高了2个数量级;裂隙结构会影响煤体失稳过程,随着裂隙角度从30°增加到60°,煤体的失稳时间从7.0 h缩减至4.1 h,而0°裂隙模型由于应力方向的特殊性失稳时间最短,仅为3.9 h;从损伤发育的宏观过程来看,不同模型均经历了从初始损伤裂隙尖端二次发育→损伤破坏贯通边界→大面积损伤区域扩展→边界局部突水通道形成的4个阶段;从模型损伤单元数量的演化特征来看,呈现损伤发育和快速扩展2个阶段,裂隙结构对发育速度的影响主要作用在损伤发育阶段,而不同模型快速扩展阶段的时间差异并不明显。研究结果可以为采空区隔水煤体的稳定性判断与失稳过程识别提供参考。 展开更多
关键词 临空煤柱 采空区积水 初始损伤裂隙 流–应力–损伤耦合模型 失稳前兆
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地震-滑坡涌浪叠加下高拱坝动力响应与损伤研究
16
作者 郭进军 周丕志 胡少伟 《人民黄河》 北大核心 2025年第7期28-34,共7页
强震会大幅降低库区边坡稳定性,极易诱发滑坡地质灾害,地震及其诱发的滑坡涌浪荷载叠加极大威胁坝体安全。为探究地震-滑坡涌浪叠加下高拱坝动力响应与损伤演化,以某高拱坝为对象,构建分段坝体-地基有限元模型,确定地震-滑坡涌浪荷载计... 强震会大幅降低库区边坡稳定性,极易诱发滑坡地质灾害,地震及其诱发的滑坡涌浪荷载叠加极大威胁坝体安全。为探究地震-滑坡涌浪叠加下高拱坝动力响应与损伤演化,以某高拱坝为对象,构建分段坝体-地基有限元模型,确定地震-滑坡涌浪荷载计算模型,分析拱坝的模态变化规律、位移响应特征及损伤演化趋势。结果表明,动水附加质量使得拱坝湿模态频率显著降低,降幅为18%~23%,高阶振型变化显著。地震与涌浪叠加时,拱顶中点位移峰值R_(d)与地震峰值加速度、最大涌浪高度正相关,在地震峰值加速度由0.2g提升至0.6g时,R_(d)增幅达89.7%。不同工况下最大位移时刻受多种因素影响而变化。不同工况下坝体损伤程度差异较大,上游面损伤对涌浪高度变化敏感,在涌浪高度相差40 m时,上游面加权损伤面积比变化幅度达到27.1%;从工况一至工况三悬臂面加权损伤面积比从9.99%增至25.76%,坝体出现贯穿裂缝;损伤耗散能随荷载强度提高而急剧增大。 展开更多
关键词 地震-滑坡涌浪耦合 高拱坝 动力响应 连续损伤模型
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地震作用下钢筋混凝土水闸非线性损伤破坏机理研究
17
作者 宋力 郭博文 +2 位作者 范冰 刘智 孙帅龙 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第S1期288-296,共9页
针对目前钢筋混凝土水闸结构抗震分析中存在的缺陷,建立了水闸-地基-水体系统非线性地震损伤分析方法,并以某VIII度区内防洪闸工程为例,研究了水闸结构在地震作用下的动力响应、损伤破坏范围与程度等,揭示了水闸-地基-水体系统非线性地... 针对目前钢筋混凝土水闸结构抗震分析中存在的缺陷,建立了水闸-地基-水体系统非线性地震损伤分析方法,并以某VIII度区内防洪闸工程为例,研究了水闸结构在地震作用下的动力响应、损伤破坏范围与程度等,揭示了水闸-地基-水体系统非线性地震损伤破坏机理。结果表明:(1)该方法考虑了无限地基辐射阻尼效应、混凝土动态损伤、钢筋混凝土黏结滑移作用以及水体和水闸结构间流固耦合作用等因素影响,较为真实地反应了地震作用下钢筋混凝土水闸受力状态,并通过与其他方法计算结果对比,验证了建立方法的准确性;(2)地震作用下排架柱与闸墩连接部位出现混凝土损伤,损伤区域基本覆盖排架柱横截面,且最大损伤值已达到了0.659,此时混凝土基本处于损伤破坏状态;(3)随着地震历时的增加,闸室结构排架柱折角处开始出现混凝土损伤,且损伤数值和区域持续增大,当损伤区域贯穿整个排架柱横截面时,可认为闸室结构已发生震损破坏。 展开更多
关键词 钢筋混凝土水闸 数值模拟 非线性 流固耦合 损伤破坏机理
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地震与风作用下钢框架-自复位支撑筒结构损伤分析
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作者 徐龙河 刘媛媛 谢行思 《振动工程学报》 北大核心 2025年第1期126-134,共9页
为揭示地震‐风同时作用和先后作用下自复位支撑结构的损伤分布规律,对一50层钢框架‐自复位支撑筒在不同强度地震动与50年重现期风荷载下的梁/柱构件和结构整体损伤进行分析。结果表明,地震单独作用和地震‐风同时作用下,支撑筒梁均比... 为揭示地震‐风同时作用和先后作用下自复位支撑结构的损伤分布规律,对一50层钢框架‐自复位支撑筒在不同强度地震动与50年重现期风荷载下的梁/柱构件和结构整体损伤进行分析。结果表明,地震单独作用和地震‐风同时作用下,支撑筒梁均比外框架梁先受损,支撑筒柱较外框架柱损伤发展更快;地震‐风同时作用增大了柱的损伤程度,使31层柱的最大损伤值增大了78.6%;随着地震动强度的增大,风荷载作用对结构整体损伤的加重程度逐渐增大。在不同强度的地震动与50年重现期风荷载先后作用下,风荷载增大了震损结构的最大残余变形角均值;当峰值地面加速度为10 m/s^(2)时,风荷载使震损结构的最大残余变形角均值由0.325%增至0.330%,但风荷载对震损结构损伤最大构件的损伤状态影响不大。 展开更多
关键词 损伤识别 地震‐风耦合作用 自复位支撑 高层钢结构 残余变形
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波浪耦合作用下海上浮式风机疲劳性能
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作者 李书进 付鹏霖 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第19期8072-8080,共9页
针对海上浮式风机复杂的受荷环境,特别是持续、周期性的海浪作用带来的疲劳损伤隐患,对其在波浪耦合作用下的疲劳性能展开了研究,给出了一种浮式风机长期视角下的疲劳损伤评估方法。以Spar型海上浮式风机为对象,基于拉格朗日方程建立了... 针对海上浮式风机复杂的受荷环境,特别是持续、周期性的海浪作用带来的疲劳损伤隐患,对其在波浪耦合作用下的疲劳性能展开了研究,给出了一种浮式风机长期视角下的疲劳损伤评估方法。以Spar型海上浮式风机为对象,基于拉格朗日方程建立了其8-DOF(dgree of freedom)的波浪耦合作用非线性模型,并验证了所建模型的准确性,随后在所建模型基础上根据所提方法对其疲劳性能进行了探讨。结果表明,浮式风机的疲劳损伤与波浪载荷特性关系很大,不同工况下表现出不同的损伤性能,由于海况条件的随机性,仅按传统方法对风机进行疲劳估计不足以准确了解其疲劳性能,还需进行长期视角下的疲劳分析。而且风机塔架根部疲劳损伤的峰值出现在塔架自振周期附近,而长期疲劳损伤的峰值则出现在海域高概率海况周期范围,因此应尽量使风机的自振周期避开其峰值周期,从而避免风机损伤的高位叠加,减小疲劳损伤。分析还表明了所提基于蒙特卡洛法的浮式风机长期疲劳计算方法的有效性,精度高且耗时少,提出的改进算法能使输出结果波动变小、稳定性增强,结果也更为精确。 展开更多
关键词 浮式风机 长期疲劳分析 波浪耦合作用 蒙特卡洛方法 疲劳损伤
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航空复合材料板非接触空气耦合超声导波多损伤快速成像方法 被引量:1
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作者 刘远 彭炜亮 +2 位作者 卢超 王杰林 郭双林 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第2期103-115,共13页
航空复合材料作为飞机轻量化的关键技术,在航空领域应用十分广泛。然而,在大型化、复杂化、智能化发展新形势下,复合材料非接触多损伤快速检测技术亟需突破。基于此,提出了基于希尔伯特边际谱和空气耦合超声导波复合路径交叉成像的复合... 航空复合材料作为飞机轻量化的关键技术,在航空领域应用十分广泛。然而,在大型化、复杂化、智能化发展新形势下,复合材料非接触多损伤快速检测技术亟需突破。基于此,提出了基于希尔伯特边际谱和空气耦合超声导波复合路径交叉成像的复合材料多损伤快速成像方法。首先,通过数值模拟分析复合材料板中导波的传播特性,确定超声探头最佳入射角度以及复合材料板中导波的传播模态;其次,为解决多损伤成像易出现伪像的问题,利用空气耦合超声导波进行双正交方向扫描,采集导波沿复合材料纤维铺层方向0°、45°、90°及135°传播时的信号;接着,利用完全集成经验模态分解与自适应噪声算法并结合能量熵对原始信号的本征模态函数进行优选,以提取主要的信号分量,降低噪声的影响,然后,利用希尔伯特边际谱计算优选后信号的能量,确定损伤因子;最后,将损伤因子数组扩充为矩阵,并按正交角度分为两组,组内损伤因子矩阵相加,再组间相乘得到最终损伤图像。试验结果表明,单一损伤最大定位误差为2.3 mm,多损伤定位误差为12.5 mm,同时相较于逐点C扫描效率提高168.9%。所提方法能够有效提升大尺寸试样的检测效率和多损伤定位精度。 展开更多
关键词 复合材料 非接触空气耦合 超声导波检测 多损伤快速检测 损伤概率成像
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