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不同围压下深井煤岩短时蠕变试验的细观损伤机制分析 被引量:10
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作者 刘传孝 王龙 +2 位作者 张晓雷 李茂桐 周桐 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2583-2588,共6页
分析深井煤岩试验断口上矿物、结构、构造等的细观特征,追溯围压对其蠕变损伤机制的影响及调节作用,得到了围压分别为0、10和20 MPa的深井煤岩短时分级加载蠕变试验破坏断口的细观构造,分别对应解理断裂-节理裂隙、沿晶界断裂、沿晶界断... 分析深井煤岩试验断口上矿物、结构、构造等的细观特征,追溯围压对其蠕变损伤机制的影响及调节作用,得到了围压分别为0、10和20 MPa的深井煤岩短时分级加载蠕变试验破坏断口的细观构造,分别对应解理断裂-节理裂隙、沿晶界断裂、沿晶界断裂-穿晶断裂。围压为0 MPa的单轴蠕变试验破坏断口,是煤岩受简单应力环境直接作用的结果,因此,其解理断裂和节理裂隙构造清晰、方向明确、内部新鲜且无夹杂。围压为10 MPa三轴蠕变破坏断口的沿晶界断裂间隙较宽、内部不干净、充填碎屑类夹杂,表明较强环向约束下的晶界较易于克服,且矿物结构以晶粒间的切向运动及力矩作用下的晶粒转动方式调整。围压为20 MPa的三轴蠕变试验,环向强约束使得晶界与晶粒的强度难以克服,最终破坏断口上的沿晶界断裂主要呈现弧形转动,穿晶断裂以剪切位移为主要特征,所以沿晶界断裂构造不太干净、内部充填围压先期作用时原生构造闭合后新产生的少量碎屑类夹杂,穿晶断裂间隙极小、新鲜、干净无夹杂。 展开更多
关键词 断口 细观损伤机制 围压 解理断裂 沿晶断裂 穿晶断裂
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金属基复合材料细观损伤机制与宏观性质关系的研究 被引量:3
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作者 苏晓风 陈浩然 王利民 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期88-93,共6页
通过将作者发展的广义自洽有限元迭代平均化方法同用于描述金属塑性损伤的Gurson本构模型相结合,对SiC增强Al5456的细观损伤机制与其宏观性质的关系进行了参数研究。金属基体的细观损伤机制包括两种形式,增强相与金属... 通过将作者发展的广义自洽有限元迭代平均化方法同用于描述金属塑性损伤的Gurson本构模型相结合,对SiC增强Al5456的细观损伤机制与其宏观性质的关系进行了参数研究。金属基体的细观损伤机制包括两种形式,增强相与金属基体之间界面的脱开及基体内孔洞的成核、长大与汇合。结果表明,界面的脱开增大了金属基复合材料的塑性,但导致了增强相增强作用的降低。 展开更多
关键词 细观损伤机制 宏观性质 金属基 复合材料
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基于岩石细观损伤机制的岩爆机理研究 被引量:7
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作者 王挥云 李忠华 李成全 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2004年第2期188-190,共3页
岩爆是采矿诱发的地震现象,是矿井自然灾害之一。岩爆发生条件与岩石的力学性能有关。岩体中微裂纹的形成、扩展和汇合对岩体的力学性能产生显著影响,可以导致材料的逐渐劣化直至破坏。对于三轴压缩的岩石试件,当侧向应力为拉应力或很小... 岩爆是采矿诱发的地震现象,是矿井自然灾害之一。岩爆发生条件与岩石的力学性能有关。岩体中微裂纹的形成、扩展和汇合对岩体的力学性能产生显著影响,可以导致材料的逐渐劣化直至破坏。对于三轴压缩的岩石试件,当侧向应力为拉应力或很小时,其破坏形式主要是微裂纹的摩擦滑移、自相似平面扩展和弯折扩展。本文基于岩石细观损伤机制,在本构关系中引入损伤效应函数,用于分析圆形洞室的岩爆现象,得到了岩爆发生的临界损伤范围和临界载荷的解析式。结果表明临界损伤范围取决于弹性模量与降模量之比;临界载荷与峰值强度及内摩擦角有关。 展开更多
关键词 岩石 细观损伤机制 岩爆 临界载荷 损伤效应函数 自然灾害 矿井
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考虑龄期影响的再生混凝土力学性能及损伤机制研究
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作者 白卫峰 耿越 +3 位作者 管俊峰 苑晨阳 谢超鹏 陆孝峰 《工程力学》 北大核心 2025年第2期127-141,共15页
研究了不同养护龄期下含偏高岭土(MK)再生骨料混凝土(RAC)的单轴压缩力学性能和损伤演化规律。制备了MK含量分别为0%和15%的RAC试件,获取了不同龄期下RAC试件的应力-应变全曲线。利用核磁共振(NMR)分析RAC内部孔隙率以及孔径分布的变化... 研究了不同养护龄期下含偏高岭土(MK)再生骨料混凝土(RAC)的单轴压缩力学性能和损伤演化规律。制备了MK含量分别为0%和15%的RAC试件,获取了不同龄期下RAC试件的应力-应变全曲线。利用核磁共振(NMR)分析RAC内部孔隙率以及孔径分布的变化情况;利用扫描电子显微镜(SEM)分析水化产物的微观形貌特征,探讨MK的掺入对孔结构改善的微观机理;通过声发射(AE)监测RAC微裂纹发展过程。研究结果表明:随着龄期的增长,试件内部水化反应进一步充分,峰值应力和弹性模量逐渐增大,峰值应变呈减小趋势,应力-应变曲线的上升段和下降段的连接部分由平缓变得陡峭;加入MK改善了试件的微观结构,提高了峰值应力、弹性模量和峰值应变。结合统计损伤理论,考虑存在断裂和屈服两种细观损伤模式,通过对5个特征参数E_(0)、ε_(a)、ε_(h)、ε_(b)和H演化规律的分析,揭示龄期和MK对RAC细观损伤机制的影响规律;从有效应力的角度解释了AE峰值信号滞后于峰值应力的现象。提出“有效应力极值”理论,进一步讨论了复杂条件下混凝土细观损伤演化机制之间的内在联系。 展开更多
关键词 再生骨料混凝土 单轴压缩 细观损伤机制 偏高岭土 养护龄期
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考虑应变率效应的混凝土单轴压缩统计损伤本构模型 被引量:2
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作者 白卫峰 张哲 +2 位作者 管俊峰 苑晨阳 马颖 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期1503-1515,共13页
基于统计损伤理论,建立考虑应变率效应的混凝土单轴压缩统计损伤本构模型。考虑细观断裂和屈服两类损伤模式,将临界状态作为均匀损伤阶段向局部破坏阶段过渡的转折点,且滞后于峰值应力状态。在动态荷载作用下,混凝土内部细观结构的力学... 基于统计损伤理论,建立考虑应变率效应的混凝土单轴压缩统计损伤本构模型。考虑细观断裂和屈服两类损伤模式,将临界状态作为均匀损伤阶段向局部破坏阶段过渡的转折点,且滞后于峰值应力状态。在动态荷载作用下,混凝土内部细观结构的力学性能发生变化,同时微裂纹的扩展形态、路径和和数量较准静态发生显著改变,进而改变了两类细观损伤模式的演化过程,可由5个特征参数来表征。开展混凝土单轴压缩动态力学性能试验,获得了10^(-5)~10^(-2)/s应变率范围内的应力‑应变曲线。利用6组试验数据对模型进行验证,结果表明:模型预测曲线与试验曲线吻合良好,表征细观损伤机制的特征参数随着应变率的提高显示出明显的规律性。该模型可以较好地描述混凝土的动态力学行为,在应变率效应机理、细观损伤机制、宏观非线性本构行为之间建立起有效的联系。 展开更多
关键词 混凝土 单轴压缩 本构模型 细观损伤机制 应变率效应
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冻融循环对含纯Ⅰ型裂隙围岩的动态起裂特性影响规律 被引量:5
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作者 姜亚成 周磊 +3 位作者 朱哲明 李剑飞 牛草原 应鹏 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期76-86,共11页
以寒区隧道为工程背景研究在冻融循环作用下围岩内Ⅰ型裂纹的动态起裂特性演化规律,采用隧道模型试件作为研究对象,开展冻融循环试验与大尺度落锤冲击试验,得到岩石试件经历不同冻融循环次数后的相关力学参数,并在裂纹尖端粘贴裂纹扩展... 以寒区隧道为工程背景研究在冻融循环作用下围岩内Ⅰ型裂纹的动态起裂特性演化规律,采用隧道模型试件作为研究对象,开展冻融循环试验与大尺度落锤冲击试验,得到岩石试件经历不同冻融循环次数后的相关力学参数,并在裂纹尖端粘贴裂纹扩展计(crack propagation gauge,CPG)测量预制裂纹的动态起裂时间。采用有限元软件建立相应的数值模型计算裂纹尖端的动态应力强度因子,采用试验-数值法计算动态起裂韧度,随后采用电镜对冻融循环后的试样进行扫描,研究冻融循环对岩石材料的细观损伤机制。研究结果表明:随着冻融循环次数的增加,岩石材料的纵波、横波波速与弹性模量逐渐减小,而泊松比逐渐增大;砂岩材料的动态起裂韧度随着冻融循环次数的增加逐渐减小,表征线性反比例的特性;材料内部的胶结物质会由于冻融循环的影响而流失,材料的孔隙和裂纹也随着冻融循环次数的增加而变多变大。 展开更多
关键词 冻融循环 隧道模型 动态起裂韧度 细观损伤机制
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再生混凝土的单轴压缩动态力学性能 被引量:11
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作者 白卫峰 李思蕾 +2 位作者 管俊峰 郑永杰 苑晨阳 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期498-508,共11页
利用再生粗骨料取代天然粗骨料制备再生混凝土,开展了单轴受压动态力学性能试验,研究了应变速率、再生骨料取代率对再生混凝土应力-应变曲线特征、弹性模量、抗压强度和峰值应变的影响.利用统计损伤模型分析了再生混凝土的细观损伤演化... 利用再生粗骨料取代天然粗骨料制备再生混凝土,开展了单轴受压动态力学性能试验,研究了应变速率、再生骨料取代率对再生混凝土应力-应变曲线特征、弹性模量、抗压强度和峰值应变的影响.利用统计损伤模型分析了再生混凝土的细观损伤演化规律.结果表明:不同应变速率下再生混凝土的单轴压缩应力-应变全曲线具有相似性,随着应变速率的提高,其抗压强度、弹性模量呈增大趋势,峰值应变则逐渐减小;当取代率为100%时,再生混凝土表现出更显著的应变速率敏感特性;随着应变速率的提高,表征细观损伤非均质演化过程的特征参数呈现出明显规律性的变化,与微结构应变率效应机理、宏观非线性本构行为之间表现出良好的一致性. 展开更多
关键词 再生混凝土 应变率效应 单轴压缩 应力-应变关系 细观损伤机制
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Statistical damage model for quasi-brittle materials under uniaxial tension 被引量:4
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作者 陈健云 白卫峰 +1 位作者 范书立 林皋 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2009年第4期669-676,共8页
Based on the parallel bar system, combining with the synergetic method, the catastrophe theory and the acoustic emission test, a new motivated statistical damage model for quasi-brittle solid was developed. Taking con... Based on the parallel bar system, combining with the synergetic method, the catastrophe theory and the acoustic emission test, a new motivated statistical damage model for quasi-brittle solid was developed. Taking concrete for instances, the rationality and the flexibility of this model and its parameters-determining method were identified by the comparative analyses between theoretical and experimental curves. The results show that the model can simulate the whole damage and fracture process in the fracture process zone of material when the materials arc exposed to quasi-static uniaxial tensile traction. The influence of the mesoscopic damage mechanism on the macroscopic mechanical properties of quasi-brittle materials is summarized into two aspects, rupture damage and yield damage. The whole damage course is divided into the statistical even damage phase and the local breach phase, corresponding to the two stages described by the catastrophe theory. The two characteristic states, the peak nominal stress state and the critical state are distinguished, and the critical state plays a key role during the whole damage evolution course. 展开更多
关键词 quasi-brittle material damage mechanism MICROSTRUCTURE tensile properties fracture process zone
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基于三维模型构建新方法的块石形状效应下S-RM宏细观剪切力学行为 被引量:4
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作者 章涵 向国梁 +2 位作者 王乐华 邓华锋 赵二平 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期2030-2044,共15页
为研究块石形状效应下土石混合体(S-RM)剪切力学行为,基于CT技术与球谐级数提出三维块石几何形态构建新方法,生成具有不同形状(类球状、扁长状、扁平状与片状)但具有相同凸度与棱角度的块石,并根据改进的不重叠颗粒簇生成方法构建可提... 为研究块石形状效应下土石混合体(S-RM)剪切力学行为,基于CT技术与球谐级数提出三维块石几何形态构建新方法,生成具有不同形状(类球状、扁长状、扁平状与片状)但具有相同凸度与棱角度的块石,并根据改进的不重叠颗粒簇生成方法构建可提高计算效率的三维块石离散元模型,并开展不同块石形状及破碎性的S-RM直剪数值试验,深入分析S-RM宏细观剪切力学特性并揭示块石形状影响机制。研究表明:类球状与扁长状块石咬合程度、滑移摩擦程度及旋转量均大于扁平状与片状块石;块石破碎虽然增加了块石咬合与旋转程度,但减小了块石的滑移摩擦程度;在块石摩擦滑移与旋转运动联合作用影响下,类球状软岩块石破碎程度最大而片状块石最小,类球状与扁长状块石S-RM的抗剪强度与剪胀性均大于扁平状与片状块石;由于类球状与扁平状软岩块石破碎程度较大,其S-RM强度非线性较扁长状与片状块石S-RM更强;由于类球状与扁长状块石的咬合程度较大,其SRM峰值内摩擦角大于扁平状与片状块石S-RM。 展开更多
关键词 土力学 土石混合体 块石形状 三维模型构建方法 宏观力学行为 细观损伤机制
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考虑高温劣化效应的混凝土统计损伤本构模型研究 被引量:11
10
作者 白卫峰 韩浩田 +1 位作者 管俊峰 姚贤华 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期1397-1409,共13页
基于统计损伤理论,本文建立了考虑高温劣化效应的混凝土单轴压缩统计损伤本构模型.假设混凝土受压方向损伤由侧向拉应变控制,且在细观层面存在断裂、屈服两种损伤模式.高温劣化效应改变了混凝土微结构组成成分和力学性能,改变了微裂纹... 基于统计损伤理论,本文建立了考虑高温劣化效应的混凝土单轴压缩统计损伤本构模型.假设混凝土受压方向损伤由侧向拉应变控制,且在细观层面存在断裂、屈服两种损伤模式.高温劣化效应改变了混凝土微结构组成成分和力学性能,改变了微裂纹萌生、扩展的形态和规律;上述影响可通过损伤模型中5个特征参数表征.通过理论预测和试验结果分析,探讨了混凝土高温劣化的物理化学机理、细观损伤演化机制以及宏观非线性力学行为之间的内在联系.结果表明:在高温环境下,温度的不同显著改变了混凝土微结构力学特性以及单轴压缩过程中细观损伤的累积演化规律,最终导致混凝土宏观力学性能呈现劣化的现象.以400℃为界,将高温环境划分为低中温区和高温区,混凝土劣化过程分别由不同的物理化学反应所主导,同时微结构力学特性和细观损伤的演化过程均表现出明显不同的规律性. 展开更多
关键词 混凝土 单轴压缩 高温 细观损伤机制 本构模型 应力-应变曲线
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考虑围压效应的混凝土统计损伤模型 被引量:2
11
作者 白卫峰 王路静 +2 位作者 管俊峰 姚贤华 徐存东 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期1500-1511,共12页
为分析围压环境下混凝土宏观非线性本构行为和细观损伤机制,根据试验现象和统计损伤理论,本文建立了考虑围压效应的混凝土统计损伤本构模型.假设主压方向损伤由两侧向拉损伤控制,存在断裂和屈服两类细观损伤模式,通过假设两类损伤演化... 为分析围压环境下混凝土宏观非线性本构行为和细观损伤机制,根据试验现象和统计损伤理论,本文建立了考虑围压效应的混凝土统计损伤本构模型.假设主压方向损伤由两侧向拉损伤控制,存在断裂和屈服两类细观损伤模式,通过假设两类损伤演化过程服从三角形概率分布引入材料细观非均质性,其分布形态可由4个特征参数表征.分析结果表明:等围压环境下围压的大小显著影响了混凝土细观损伤累积演化进程.随着围压的增大,两类细观损伤演化过程呈现出明显地规律性变化,可由模型中特征参数的演化规律表征;最终导致混凝土宏观非线性应力—应变行为呈现由"脆性"到"塑性"转变的特征.混凝土材料损伤演化过程不仅受其内部随机缺陷支配,同时受应力—应变状态影响;本模型为预测和分析围压环境下混凝土力学性能提供新的方法和工具. 展开更多
关键词 混凝土 围压 单轴压缩 细观损伤机制 非线性本构行为 局部破坏 统计损伤理论
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再生骨料替代率对混凝土单轴压缩力学性能的影响 被引量:8
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作者 陈守开 白卫峰 +2 位作者 郑永杰 管俊峰 李汶昊 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期764-775,共12页
针对设计水灰比为0.66的再生骨料混凝土开展单轴压缩试验,获得5种骨料替代率对应应力-应变全曲线,以此研究替代率对再生混凝土强度和变形性能的影响.结合统计损伤理论,考虑材料细观非均质性,探讨骨料替代率对再生混凝土细观损伤演化机... 针对设计水灰比为0.66的再生骨料混凝土开展单轴压缩试验,获得5种骨料替代率对应应力-应变全曲线,以此研究替代率对再生混凝土强度和变形性能的影响.结合统计损伤理论,考虑材料细观非均质性,探讨骨料替代率对再生混凝土细观损伤演化机制的影响.结果表明,再生骨料替代率对混凝土宏观应力-应变行为影响显著,随着替代率的增大,峰值应力先减小后增大,峰值应变单调增长;整个变形过程呈现出分布式损伤和局部破坏两阶段特征.利用统计损伤模型能够定量分析出再生混凝土细观损伤演化过程,考虑断裂和屈服两类损伤模式.随着再生骨料替代率的增大,表征细观损伤非均质演化过程的特征参数呈现出明显规律性的变化,与内部化学物理机理、宏观非线性应力-应变行为之间表现出良好的一致性.屈服损伤模式在整个过程中起到关键的作用. 展开更多
关键词 再生骨料混凝土 替代率 单轴压缩 统计损伤理论 细观损伤机制 应力-应变曲线 局部破坏
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