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冻融循环作用下灰岩和石英岩力学特性及损伤本构模型试验研究
1
作者 刘先峰 王通 +3 位作者 李建国 袁胜洋 侯召旭 张俊 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第1期1-14,共14页
针对季冻区岩体工程中岩石的冻融劣化问题,选取具有代表性的灰岩和石英岩为试验对象,通过冻融循环试验、单轴压缩试验以及SEM扫描电镜试验对岩石的孔隙率、宏-细观破坏特征、力学特性以及能量演化规律进行研究。根据典型岩石的应力-应... 针对季冻区岩体工程中岩石的冻融劣化问题,选取具有代表性的灰岩和石英岩为试验对象,通过冻融循环试验、单轴压缩试验以及SEM扫描电镜试验对岩石的孔隙率、宏-细观破坏特征、力学特性以及能量演化规律进行研究。根据典型岩石的应力-应变曲线,基于Lemaitre平面应变理论和统计理论,将冻融循环作用产生的损伤效应耦合到损伤本构模型中,考虑压密段的影响,根据岩石的损伤本构方程和试验曲线特点分2段拟合本构方程。结果表明:冻融循环作用更易加剧高孔隙率灰岩的风化;随着冻融次数的增加,灰岩和石英岩的抗压强度均服从指数衰减;模型曲线的峰值点与试验曲线的峰值点较为接近,分段损伤本构模型与试验得到的曲线吻合较好,该损伤本构模型以及参数选取是正确可靠的。 展开更多
关键词 岩石工程 冻融循环 力学特性 能量演化 损伤本构模型
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冻融损伤石英岩力学特性及损伤本构模型
2
作者 侯召旭 刘先峰 +3 位作者 王通 张俊 袁胜洋 胡金山 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第1期177-185,共9页
西南艰险山区分布有大量岩质边坡,长期冻融作用引起岩体力学性能发生劣化,进一步导致边坡稳定性降低。为研究岩体在冻融作用下的损伤劣化规律,选取某高陡边坡工程的低孔隙率石英岩进行不同冻融循环次数条件下的单轴压缩试验,分析其力学... 西南艰险山区分布有大量岩质边坡,长期冻融作用引起岩体力学性能发生劣化,进一步导致边坡稳定性降低。为研究岩体在冻融作用下的损伤劣化规律,选取某高陡边坡工程的低孔隙率石英岩进行不同冻融循环次数条件下的单轴压缩试验,分析其力学劣化和能量演化规律,并基于能量演化规律提出岩石完全压密点的确定方法,以完全压密点为分段点建立考虑压密段的岩石分段损伤本构模型。研究结果表明:前期冻融循环作用对石英岩的影响较小,当冻融循环次数>40时,石英岩的力学性能出现明显劣化,破坏模式由剪切破坏逐渐向拉-剪复合破坏转变;确定弹性能耗比K(耗散能/弹性应变能)为1.2对应的点为完全压密点,压密应变随冻融循环次数的增加呈线性增大;考虑压密段的岩石分段损伤本构模型与试验数据的匹配度较好,可更准确地描述冻融损伤石英岩的变形破坏特性。 展开更多
关键词 冻融循环 石英岩 力学劣化 能量演化 完全压密点 分段损伤本构模型
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钙质砂固化体强度特性及统计损伤本构模型研究
3
作者 魏珍珍 杨慧 +3 位作者 江学良 王浩冬 尹军 杨伯韬 《湖南城市学院学报(自然科学版)》 2025年第2期6-13,共8页
本文利用酶诱导碳酸盐沉淀(EICP)固化南海某岛礁钙质砂,并基于钙质砂固化体的固结不排水三轴试验,研究了固化轮次与围压变化对钙质砂固化体强度特性的影响规律,建立了适用于钙质砂固化体的统计损伤本构模型。研究结果表明:EICP能有效提... 本文利用酶诱导碳酸盐沉淀(EICP)固化南海某岛礁钙质砂,并基于钙质砂固化体的固结不排水三轴试验,研究了固化轮次与围压变化对钙质砂固化体强度特性的影响规律,建立了适用于钙质砂固化体的统计损伤本构模型。研究结果表明:EICP能有效提升钙质砂的力学性能,尤其在固化轮次由4增加到5时,其峰值压缩强度与抗剪强度均有显著的增长;随着围压的增加,钙质砂固化体的破坏模式呈从脆性破坏逐步向鼓胀破坏转变的趋势;所建立的统计损伤本构模型能较好地描述钙质砂固化体的应力-应变关系。 展开更多
关键词 钙质砂 EICP 固化轮次 统计损伤本构模型
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酸性环境干湿循环作用下石灰岩的物理力学特性及损伤本构模型研究
4
作者 周文强 张翔 范翔 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第8期3372-3381,共10页
为探究酸性干湿交替作用对石灰岩物理力学性能的影响,评价石灰岩岩体在此环境中的长期稳定性,以重庆市南川区金佛山甑子岩的石灰岩为研究对象,对中性与酸性环境干湿循环处理后的石灰岩岩样进行质量损失试验、吸水性试验、单轴压缩试验... 为探究酸性干湿交替作用对石灰岩物理力学性能的影响,评价石灰岩岩体在此环境中的长期稳定性,以重庆市南川区金佛山甑子岩的石灰岩为研究对象,对中性与酸性环境干湿循环处理后的石灰岩岩样进行质量损失试验、吸水性试验、单轴压缩试验和抗拉试验。结果表明:在同一pH的浸泡溶液条件下,随着干湿循环次数的增加,岩样的质量损失率和饱水率增加;抗拉强度、单轴抗压强度和弹性模量逐渐降低;在相同干湿循环次数条件下,浸泡溶液的pH越低,岩样的物理力学性能损失越严重。基于试验结果,采用损伤理论、Weibull分布、Lemaitre应变等效假说以及M-C(Mohr-Coulomb)强度准则,用二次函数表征石灰岩应力-应变曲线压密阶段的非线性特征,建立并验证了石灰岩的损伤本构模型。 展开更多
关键词 石灰岩 酸性环境 干湿循环 物理力学特性 损伤本构模型
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矸石基混凝土轴心受压声发射特性与损伤本构模型 被引量：1
5
作者 关虓 余洁 +1 位作者 邱继生 高洁 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第3期543-552,共10页
为研究不同水泥取代率、不同水胶比下矸石基混凝土轴心受压时的力学性能,及推广应用矸石基混凝土这一绿色建筑材料,通过轴心受压试验和声发射试验,研究了轴心受压时不同煤矸石粉掺量、不同水胶比下矸石基混凝土的应力-应变曲线、声发射... 为研究不同水泥取代率、不同水胶比下矸石基混凝土轴心受压时的力学性能,及推广应用矸石基混凝土这一绿色建筑材料,通过轴心受压试验和声发射试验,研究了轴心受压时不同煤矸石粉掺量、不同水胶比下矸石基混凝土的应力-应变曲线、声发射振铃计数和声发射累积能量随煤矸石粉掺量和水胶比的变化规律,提出了矸石基混凝土轴心受压时的本构关系。结果表明:相比普通混凝土,矸石基混凝土的力学性能有一定程度的改善,主要表现为其峰值应力和峰值应变增加;矸石基混凝土轴心受压应力-应变全曲线与普通混凝土基本一致,煤矸石粉掺量为20%时峰值应力达到最大值;声发射振铃计数可以有效描述矸石基混凝土的损伤演化规律,随着煤矸石粉取代率的增大,振铃计数先减少后增加。考虑煤矸石粉和水胶比对矸石基混凝土轴心受压时的影响,提出了具有较高精度的矸石基混凝土轴心受压本构关系,这为矸石基混凝土力学性能的进一步研究提供了参考,也对推广应用的结构计算有一定参考价值。 展开更多
关键词 煤矸石粉 轴心受压 声发射振铃计数 声发射能量 损伤本构模型
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冲击载荷下煤样动力学响应特性与损伤本构模型
6
作者 杨科 许日杰 +2 位作者 刘帅 刘文杰 张杰 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期139-148,共10页
为研究深部煤体动载响应规律,采用分离式霍普金森压杆试验系统对信湖矿煤样开展了不同应变率的单轴冲击压缩试验。研究结果表明:冲击载荷下煤样动态抗压强度强度具有明显的应变率效应,且随着应变率增大,应变硬化现象愈发明显;煤样反射... 为研究深部煤体动载响应规律,采用分离式霍普金森压杆试验系统对信湖矿煤样开展了不同应变率的单轴冲击压缩试验。研究结果表明:冲击载荷下煤样动态抗压强度强度具有明显的应变率效应,且随着应变率增大,应变硬化现象愈发明显;煤样反射能、透射能、吸收能、耗能密度与应变率呈一次函数关系,耗能占比与应变率呈指数型函数关系,且均保持正相关。基于经典朱-王-唐模型、Weibull分布、Drucker-Prager准则,建立了考虑煤样损伤与黏滞性特征的动态统计损伤本构模型,并对本构模型的准确性与普适性进行了验证。该模型能够较好地描述煤样冲击动态力学行为,为动载影响下深地煤炭安全开采提供了基础研究。 展开更多
关键词 煤 应变率 朱-王-唐模型 动态损伤本构模型 分离式霍普金森压杆
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卸围压下弱胶结软岩分数阶蠕变损伤本构模型
7
作者 刘家顺 周妮 +2 位作者 左建平 郑智勇 金佳旭 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2937-2948,共12页
为研究地下硐室开挖卸荷诱发的软岩蠕变损伤特征,以西部矿区弱胶结软岩为研究对象,利用GDS HPTAS开展了分级卸围压蠕变试验,研究了不同含水条件下弱胶结软岩卸围压下蠕变特征和蠕变速率特征。基于稳态蠕变速率倒数的方法,确定了弱胶结... 为研究地下硐室开挖卸荷诱发的软岩蠕变损伤特征,以西部矿区弱胶结软岩为研究对象,利用GDS HPTAS开展了分级卸围压蠕变试验,研究了不同含水条件下弱胶结软岩卸围压下蠕变特征和蠕变速率特征。基于稳态蠕变速率倒数的方法,确定了弱胶结软岩长期强度和含水率的数学指数函数关系。基于蠕变速率曲线特征提出了一种确定衰减蠕变与等速蠕变分界点t_1和等速蠕变与加速蠕变分界点t_2的新方法。引入Riemann-Liouville分数阶积分算子和负时间指数损伤演化变量,定义了非线性损伤Abel黏壶,建立了一个包括弹性元件、黏弹性损伤元件、黏性元件和非线性黏塑性损伤元件的六元件分数阶蠕变损伤本构模型。基于试验结果,采用Trust-Region算法进行了模型参数识别和敏感性分析。结果表明,所建立的模型具有物理意义明确、与试验值吻合度较高等特点,可较为准确地反映开挖卸荷条件下弱胶结软岩蠕变损伤特性,对保障地下工程长期稳定性具有重要的意义。 展开更多
关键词 弱胶结软岩 卸围压 分数阶积分 蠕变损伤本构模型 长期强度
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循环载荷作用下煤岩复合结构宏-细观破坏特征及能量-损伤本构模型 被引量：6
8
作者 王凯 左晓欢 +3 位作者 杜锋 孙加智 鞠杨 丰程涛 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期767-784,共18页
煤炭深部开采过程中,周期性开采扰动行为会使邻近煤层的煤岩复合结构承受循环载荷的作用,因此,研究不同循环载荷作用下煤岩复合试样的力学响应行为及宏-细观失效特征具有重要工程意义。选取3种不同的加(卸)载速率,开展了2种循环加卸载... 煤炭深部开采过程中,周期性开采扰动行为会使邻近煤层的煤岩复合结构承受循环载荷的作用,因此,研究不同循环载荷作用下煤岩复合试样的力学响应行为及宏-细观失效特征具有重要工程意义。选取3种不同的加(卸)载速率,开展了2种循环加卸载路径下的单轴循环压缩试验(同步测定声发射信号),分析了煤岩复合试样的损伤失效特征;基于能量耗散原理,构建了煤岩复合试样在循环载荷作用下的能量-损伤本构模型,最后结合试验实测数据进行验证。结果表明:加(卸)载速率与复合试样的峰值强度呈正相关,当加(卸)载速率从0.05 mm/min增大到0.15 mm/min时,恒定下限逐步循环加卸载路径(路径I)、变上下限等幅循环加卸载路径(路径II)下,试样的峰值应力分别增加了22.44%和28.89%;高加(卸)载速率下,试样的内部裂纹扩展越快,煤岩复合试样中煤组分的破碎程度加剧,分形维数随之增大,试样的内部裂纹扩展越快;随着加(卸)载速率的增大,煤组分中沿基质破坏增多。循环分级跨度大的路径(路径I)有助于试样内部的应力传递,为试样内部裂纹的发育提供了有利条件,导致对应试样的破坏程度更高。试验曲线和能量-损伤本构理论曲线具有较强的一致性,表明所建的能量-损伤本构模型能够很好地描述煤岩复合试样在循环加卸载过程中的变形行为。 展开更多
关键词 煤岩复合结构 循环载荷作用 加(卸)载速率 宏-细观特征 能量-损伤本构模型
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基于裂隙演化微分动力学机制的岩石损伤本构模型 被引量：2
9
作者 邓乃夫 乔兰 +2 位作者 刘建 张庆龙 李庆文 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期677-689,共13页
为研究天然岩石内部不同形态裂隙的演化行为与岩石累计损伤程度之间的关系,运用唯象理论将岩石分为完整岩石微元体、闭合裂隙微元体和开口裂隙微元体3组分。基于生物群落生长逻辑建立岩石的裂隙演化微分动力学方程,并利用半解析方式求... 为研究天然岩石内部不同形态裂隙的演化行为与岩石累计损伤程度之间的关系,运用唯象理论将岩石分为完整岩石微元体、闭合裂隙微元体和开口裂隙微元体3组分。基于生物群落生长逻辑建立岩石的裂隙演化微分动力学方程,并利用半解析方式求解岩石闭合裂隙与开口裂隙在受压状态下的演化表达式,实现压缩过程中岩石不同微元体之间转化关系的量化。其中开口裂隙演化曲线呈先下降后上升趋势,反映初始开口裂隙在压密阶段前后的变化规律,符合压密阶段非线性的应力-应变曲线关系。随后,以岩石裂隙演化解析表达式定义岩石压缩破坏的全局损伤变量,精准量化岩石在初始阶段、压密阶段、弹塑性阶段以及峰后阶段的全过程损伤程度,并提出基于上述裂隙演化机制和全局损伤变量的损伤本构模型。最后,基于微分方程理论推导、强度准则以及多目标优化等多种手段确定损伤本构模型参数,完成对岩石三组分初始比例以及3种裂隙转化因子的稳定求解,进而实现岩石压缩过程中的应力应变曲线仿真。研究结果表明:在煤岩及炭质泥岩的实例分析中,所建立的损伤本构模型能够较好表征不同岩石在不同围压下的应力应变特征及裂隙扩展规律,模型仿真结果与试验结果基本吻合。 展开更多
关键词 损伤本构模型 裂隙演化 微分动力学方程 损伤力学 多目标优化
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顶板砂岩直接拉伸破坏声发射特征及损伤本构模型
10
作者 孙紫琬 张泽天 +4 位作者 张茹 任利 刘小玲 张安林 张朝鹏 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期173-181,共9页
深部煤炭资源开采常面临复杂的赋存及采动力学环境,冒顶等灾害事故风险激增。顶板拉破坏是其中一个重要诱因,故亟需深入探究顶板岩石拉伸破坏力学特性及损伤演化规律。通过开展顶板砂岩单轴直接拉伸试验和全过程同步声发射测试,探究了... 深部煤炭资源开采常面临复杂的赋存及采动力学环境,冒顶等灾害事故风险激增。顶板拉破坏是其中一个重要诱因,故亟需深入探究顶板岩石拉伸破坏力学特性及损伤演化规律。通过开展顶板砂岩单轴直接拉伸试验和全过程同步声发射测试,探究了砂岩的直接拉伸力学特性和声发射时空演化特征,对比分析了顶板砂岩与煤的直接拉伸破坏差异性过程规律,同时发展并对比验证了煤岩拉伸全应力应变损伤本构模型。结果表明:1)顶板砂岩平均直接抗拉强度为5.01MPa,约为煤体直接抗拉强度的7.6倍;顶板砂岩直接拉伸力学参数变异性强,反映出砂岩易产生破坏局部化而导致顶板拉破坏。2)砂岩在直接拉伸峰后的弹性能释放速率显著高于煤体,表现出明显的脆性特征。3)声发射空间定位演化分析揭示了顶板砂岩不同拉伸加载阶段的微裂纹扩展与空间集聚成核过程机制,同时发现峰值应力前仅有少量随机分布的微裂纹产生,主要发生基质的弹性变形;峰值后应力下降20%时,微裂纹局部化,此后宏观裂纹出现并快速扩展,直至破坏。4)构建了基于声发射特征参数的煤岩拉伸损伤本构模型,砂岩和煤的直接拉伸和声发射试验数据的验证显示其具有良好的拟合效果,可较好地表征岩石在直接拉伸作用下的峰后应变软化特征。研究成果对巷道支护结构设计优化,以及煤矿灾害防治具有重要指导意义。 展开更多
关键词 砂岩 煤 直接拉伸 声发射 损伤本构模型
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粗骨料UHPC单轴拉伸性能及损伤本构模型
11
作者 梁林 王秋维 史庆轩 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期806-815,共10页
通过单轴拉伸试验,研究粗骨料用量和钢纤维的掺量、类型及混杂配比对粗骨料超高性能混凝土(CA-UHPC)受拉性能的影响,揭示了CA-UHPC破坏机理以及粗骨料与钢纤维的相互作用机制.结果表明:粗骨料引起的薄弱界面和空间阻隔作用削弱了钢纤维... 通过单轴拉伸试验,研究粗骨料用量和钢纤维的掺量、类型及混杂配比对粗骨料超高性能混凝土(CA-UHPC)受拉性能的影响,揭示了CA-UHPC破坏机理以及粗骨料与钢纤维的相互作用机制.结果表明:粗骨料引起的薄弱界面和空间阻隔作用削弱了钢纤维的增韧作用,CA-UHPC拉伸性能随粗骨料用量增大而降低,建议其用量不超过450 kg/m^(3);增大钢纤维掺量能改善CA-UHPC拉伸性能,且平直钢纤维的增韧作用更稳定;1.0%平直和1.0%端勾钢纤维混杂时,其与粗骨料匹配良好,钢纤维有效利用率达到25.4%,能够充分发挥混杂纤维的协同增韧作用.最后建立了考虑粗骨料和钢纤维影响的CA-UHPC受拉损伤本构模型. 展开更多
关键词 超高性能混凝土 粗骨料 拉伸性能 损伤本构模型 钢纤维
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考虑微结构特征的陶瓷材料含损伤本构模型
12
作者 刘慕皓 张先锋 +4 位作者 谈梦婷 包阔 韩国庆 李逸 孙伟境 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期60-76,共17页
为了研究不同微结构陶瓷材料的冲击破坏特征,以从微结构角度出发、描述陶瓷材料非弹性变形和断裂行为的Deshpande-Evan模型为基础构建本构模型,计算了无约束条件下材料的应力状态。为了验证改进模型的有效性,将VUMAT子程序编程方法将与A... 为了研究不同微结构陶瓷材料的冲击破坏特征,以从微结构角度出发、描述陶瓷材料非弹性变形和断裂行为的Deshpande-Evan模型为基础构建本构模型,计算了无约束条件下材料的应力状态。为了验证改进模型的有效性,将VUMAT子程序编程方法将与ABAQUS有限元软件相结合,并将其应用于典型陶瓷材料(YAG透明陶瓷)冲击破坏过程的分析模拟。采用改进模型分析应变率、应力三轴度、晶粒尺寸及初始缺陷分布密度对YAG透明陶瓷动态力学行为和损伤演化机制的影响规律。结果表明:随着晶粒尺寸和裂纹分布密度的增加,YAG透明陶瓷破坏程度随之加剧,完全损伤区域面积也随之增加,晶粒尺寸对YAG透明陶瓷宏观破坏特征的影响程度要大于裂纹分布密度;YAG透明陶瓷失效强度以及断裂应变随着晶粒尺寸以及初始缺陷分布密度的增大而减小;随着应变率不断增加,YAG透明陶瓷在不同晶粒尺寸以及初始缺陷分布密度下的峰值应力和断裂应变均随之增加;裂纹扩展速度会随着晶粒尺寸的增加呈现出先增加而后平缓的趋势,裂纹扩展速度与初始缺陷分布密度系数成线性关系。改进模型可以描述YAG透明陶瓷微结构对其宏观破坏特征的影响,为进一步分析微结构对陶瓷材料宏观破坏特征的影响提供支撑。 展开更多
关键词 含损伤本构 陶瓷材料 冲击破坏 YAG透明陶瓷 微结构特征
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MICP固化钙质砂的统计损伤本构模型
13
作者 姜启武 黄明 +1 位作者 许凯 崔明娟 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期1526-1535,共10页
目前关于微生物固化体的本构模型研究较少,本文基于Lemaitre应变等价性理论的损伤模型,假定微生物固化体的微元强度服从对数正态随机分布,假设微元破坏符合D-P准则,建立MICP固化钙质砂的统计损伤本构模型。根据试验数据确定本构模型中... 目前关于微生物固化体的本构模型研究较少,本文基于Lemaitre应变等价性理论的损伤模型,假定微生物固化体的微元强度服从对数正态随机分布,假设微元破坏符合D-P准则,建立MICP固化钙质砂的统计损伤本构模型。根据试验数据确定本构模型中的参数S_(0)和参数F_0,并对其物理意义进行讨论,将该模型理论结果与试验结果进行对比,验证了该模型的合理性,最后分析了损伤变量D,参数S_(0)和参数F_0随碳酸钙含量变化的演化规律。研究结果表明:参数F_0反映微生物固化钙质砂的极限强度特性,参数S_(0)代表其脆性和延性特征;胶结水平越高,损伤速度越快,损伤值越大,随轴向变形持续增大,损伤变量最终会趋于稳定;该模型能够较好地模拟应变软化和应变硬化现象,同时可以反映体积应变曲线的剪胀和剪缩特性。本研究成果可为MICP固化土体的工程应用提供一定的理论基础。 展开更多
关键词 钙质砂 微生物固化体 D-P准则 对数正态分布 损伤本构模型
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纳米SiO_(2)-CaCO_(3)混凝土损伤本构模型及能量演化特征
14
作者 孟琴 刘强 +1 位作者 吴茂华 张扬 《混凝土》 CAS 北大核心 2024年第1期12-16,共5页
采用纳米SiO_(2)-CaCO_(3)混合掺入混凝土中,对混掺纳米SiO_(2)-CaCO_(3)混凝土进行了受压性能试验,基于损伤力学理论和能量耗散原理分析了纳米SiO_(2)-CaCO_(3)增强混凝土的本构关系,建立了普通混凝土和纳米SiO_(2)-CaCO_(3)混凝土损... 采用纳米SiO_(2)-CaCO_(3)混合掺入混凝土中,对混掺纳米SiO_(2)-CaCO_(3)混凝土进行了受压性能试验,基于损伤力学理论和能量耗散原理分析了纳米SiO_(2)-CaCO_(3)增强混凝土的本构关系,建立了普通混凝土和纳米SiO_(2)-CaCO_(3)混凝土损伤本构模型。结果表明:混掺纳米材料比单掺纳米材料对提升混凝土强度效果更佳,强度最大增幅为31.46%;混掺纳米材料显著降低了混凝土的弹性应变能释放速率,增大了混凝土的总应变能和耗散能,从而提高了混凝土的延性和韧性。基于SEM微观测试结果揭示了纳米材料对混凝土增强效应的作用机理。 展开更多
关键词 纳米Si O2-CaCO3 混凝土 损伤本构模型 能量耗散 SEM
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玄武岩纤维尾砂充填体力学性能及损伤本构模型 被引量：1
15
作者 任碧琦 徐振洋 +2 位作者 王雪松 魏可心 张祚富 《有色金属工程》 CAS 北大核心 2024年第1期108-118,共11页
为了提高采空区充填体的力学性能,对加入玄武岩纤维的尾砂充填体进行抗压强度试验,研究不同纤维掺量、灰砂比和养护龄期对充填体的抗压强度影响规律,构建充填体损伤本构模型并分析其能量耗散规律。结果表明:玄武岩纤维的加入能够明显提... 为了提高采空区充填体的力学性能,对加入玄武岩纤维的尾砂充填体进行抗压强度试验,研究不同纤维掺量、灰砂比和养护龄期对充填体的抗压强度影响规律,构建充填体损伤本构模型并分析其能量耗散规律。结果表明:玄武岩纤维的加入能够明显提高尾砂充填体的抗压强度,随着纤维掺量的增加,充填体的抗压强度呈先增大后减小的趋势,且最优掺量为0.4%,对比素尾砂充填体强度提升了13.277%~24.865%。纤维充填体峰后残余强度较高,引入损伤修正系数的损伤本构模型能合理表述纤维充填体峰后残余强度,根据损伤本构模型可得到充填体的峰值比能演算模型,适量掺加纤维可以提升充填体的峰值比能并减少能量耗散。玄武岩纤维能提高充填体的力学性能,强化矿山采空区充填效果。 展开更多
关键词 玄武岩纤维尾砂充填体 抗压强度 损伤本构模型 能量分析
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新型铝合金材料GTN损伤本构参数标定
16
作者 姜少文 丁华锋 +1 位作者 李红兵 谷雨原 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期172-180,共9页
基于某新型铝合金材料,设计了圆棒和平板试件,利用电子万能拉伸机对其进行动态单轴拉伸实验。基于GTN损伤本构模型,利用ABAQUS软件对损伤参数演化过程进行仿真分析,揭示了损伤参数对载荷-位移曲线变化趋势及材料断裂时刻的影响规律;基... 基于某新型铝合金材料,设计了圆棒和平板试件,利用电子万能拉伸机对其进行动态单轴拉伸实验。基于GTN损伤本构模型,利用ABAQUS软件对损伤参数演化过程进行仿真分析,揭示了损伤参数对载荷-位移曲线变化趋势及材料断裂时刻的影响规律;基于圆棒拉伸实验,利用中心复合实验设计和反向优化法,标定该新型铝合金GTN损伤本构模型各损伤参数,即初始孔洞体积分数值为0.0015,孔洞形核体积分数为0.02,临界孔洞体积分数为0.15,完全断裂孔洞体积分数为0.25。利用标定的GTN损伤本构参数对平板试件失效断裂过程及断裂位置进行仿真与实验,结果表明实验与仿真载荷-位移曲线吻合良好。 展开更多
关键词 新型铝合金 GTN损伤本构 损伤演化 断口分析
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冲击破坏条件下煤的强度型统计损伤本构模型与分析 被引量：25
17
作者 王登科 刘淑敏 +2 位作者 魏建平 王洪磊 彭明 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期3024-3031,共8页
为研究冲击作用下煤体破坏特征,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统对取自苇町矿的煤样进行了不同冲击载荷条件下的动态冲击试验,分析了煤在冲击载荷条件下的动态力学特性。试验结果表明煤是一种典型的率相关材料,弹性模量和抗压强... 为研究冲击作用下煤体破坏特征,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统对取自苇町矿的煤样进行了不同冲击载荷条件下的动态冲击试验,分析了煤在冲击载荷条件下的动态力学特性。试验结果表明煤是一种典型的率相关材料,弹性模量和抗压强度均随应变率的增大而增大。根据岩石力学的强度理论和统计损伤理论,建立了煤的强度型统计损伤本构模型,给出了模型参数的确定方法,验证了模型的正确性。对比分析了元件型统计损伤本构模型和强度型统计损伤本构模型的优劣,分析确定了强度型统计损伤本构模型的准确性与合理性。研究结果表明:强度型统计损伤本构模型结构简单,引入参数少,物理意义清晰,能够有效地描述煤体冲击破坏过程中的动态力学性质;相较于元件型统计损伤本构模型,利用强度型统计损伤本构模型拟合的相关性系数更高,与试验结果保持了很好的一致性,具有更好的普适性。 展开更多
关键词 冲击破坏 动力学特性 SHPB 强度型统计损伤本构模型 元件型统计损伤本构模型
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聚丙烯纤维再生混凝土损伤本构模型的研究 被引量：17
18
作者 张婷 黄炜 戎翀 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第22期150-155,共6页
基于Weibull统计分布理论和Lemaitre等效应变假定原理,推导出聚丙烯纤维再生混凝土单轴受压损伤本构模型,对聚丙烯纤维再生混凝土进行单轴受压试验,根据试验数据,确定了该模型参数,通过试验曲线和模型曲线的对比分析发现两者拟合较好。... 基于Weibull统计分布理论和Lemaitre等效应变假定原理,推导出聚丙烯纤维再生混凝土单轴受压损伤本构模型,对聚丙烯纤维再生混凝土进行单轴受压试验,根据试验数据,确定了该模型参数,通过试验曲线和模型曲线的对比分析发现两者拟合较好。基于考虑中间主应力、拉压性能影响的适用于任何材料的统一强度理论,推导出聚丙烯纤维再生混凝土的双剪损伤本构模型,建立了纤维混凝土损伤本构模型从单轴到双轴的转化方法。 展开更多
关键词 聚丙烯纤维再生混凝土 统一强度理论 单轴受压损伤本构模型 双剪损伤本构模型
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多孔介质的细观损伤本构模型 被引量：3
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作者 赵纪生 陶夏新 《湘潭矿业学院学报》 2002年第1期73-78,共6页
对于多孔介质损伤本构关系进行深入的研究 .介绍了多孔介质损伤本构关系与细观结构连接的原则和方法 ,提出了一个多孔介质非线性弹性损伤本构模型 .其次 ,在 Gurson理论已有工作的基础上 ,推出了一个规则多孔介质基体服从Drucker- Prage... 对于多孔介质损伤本构关系进行深入的研究 .介绍了多孔介质损伤本构关系与细观结构连接的原则和方法 ,提出了一个多孔介质非线性弹性损伤本构模型 .其次 ,在 Gurson理论已有工作的基础上 ,推出了一个规则多孔介质基体服从Drucker- Prager屈服准则的近似屈服面方程 ,进而得到了相关联的弹塑本构模型 .最后 ,以裂纹密度为细观损伤变量 ,修正裂纹密度细观损伤对屈服面中偏平面上 J2 的影响 ,推出了地基土弹塑性细观损伤本构模型 .图 1,参 展开更多
关键词 多孔介质 损伤力学 非线性弹性损伤本构模型 弹塑性细观损伤本构模型 裂纹 地基土
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水平分层胶结充填体损伤本构模型及强度准则 被引量：34
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作者 汪杰 宋卫东 +2 位作者 谭玉叶 付建新 曹帅 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1731-1739,共9页
以矿山分层充填为背景,针对水平分层充填体,提出了初始分层损伤、荷载损伤与总损伤的概念;利用损伤力学理论,考虑分层效应,建立了充填体损伤演化及本构模型;基于全微分方法构建了考虑分层效应的充填体强度准则。开展了不同分层充填体力... 以矿山分层充填为背景,针对水平分层充填体,提出了初始分层损伤、荷载损伤与总损伤的概念;利用损伤力学理论,考虑分层效应,建立了充填体损伤演化及本构模型;基于全微分方法构建了考虑分层效应的充填体强度准则。开展了不同分层充填体力学特性试验。研究结果表明:所建立的分层充填体损伤本构模型及强度准则理论曲线与试验曲线高度吻合,y=ax^2+bx+c的二次多项式递增,分层效应与荷载耦合作用劣化了充填体总损伤;充填体总损伤率呈先增大后减小趋势。在峰值之前,分层数越多,则总损伤率越大;而峰值之后,分层数越多,则总损伤率越小,且总损伤率最大值随分层数增多而增大。 展开更多
关键词 充填体 分层效应 初始分层损伤 损伤本构模型 强度准则
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