强度准则

摘要： 高应力条件下尾矿破碎特性与坝体稳定性研究是高尾矿坝避免溃坝事故的重要参考。分析尾矿颗粒破碎过程中级配曲线的演化规律,提出采用BET测试颗粒比表面积以定量化表征颗粒破碎指标;在室内高应力三轴试验的基础上,阐述高应力条件下尾矿的力学行为,提出高应力条件下尾矿强度准则,并基于该准则对工程实例进行应用分析。结果表明:相比于常用破碎指标,从能量观点出发的BET法比表面积表征尾矿颗粒破碎更为合理;采用线性Mohr-Coulomb准则计算尾矿在低应力阶段的内摩擦角,采用幂函数Mohr强度准则计算尾矿在高应力阶段的内摩擦角;提出1套考虑高应力条件下尾矿强度折减的坝体稳定性分析方法,以供实际工程参考。

摘要： 针对实际工程中大量存在的挡土墙、基坑开挖等平面应变问题,考虑中主应力对强度的影响,将平面应变条件下Lade-Duncan强度准则的中主应力关系代入SMP、Lade-Duncan、AC-SMP和广义Mises强度准则中得到新的平面应变强度准则。据此建立基于各强度准则的主、被动土压力计算公式,进而推广至黏性土,并将主、被动土压力理论计算值与实测值进行对比分析。结果表明,Mohr-Coulomb强度准则因其未考虑中主应力的影响,致使计算结果相比实测情况偏保守;SMP强度准则、Lade-Duncan强度准则考虑到中主应力对土压力大小的影响,计算结果相比Mohr-Coulomb强度准则更接近实测情况;AC-SMP强度准则、广义Mises强度准则在一定内摩擦角范围内可以描述挡土墙的土压力大小,但超出适用范围时,二者均不再适用于描述挡土墙的土压力大小;广义Mises强度准则在适用范围内的计算结果相比SMP强度准则、Lade-Duncan强度准则更接近实测数据。

摘要： 巴西劈裂法广泛应用于测试岩石抗拉强度,利用弹性力学方法计算圆盘应力特征,可以间接得到岩石的抗拉强度。考虑了不同的破坏形态,对传统抗拉强度计算方法加以改进,并分别利用几种常见强度准则预测了岩石的抗拉强度:Mohr-Coulomb准则(M-C)、Griffith准则、Lade-Duncan准则(L-D)和Hoek-Brown准则(H-B)。研究发现:a)巴西劈裂试验一般会出现3种形式的破裂迹线:非贯通迹线、直线型贯通迹线、非直线型贯通迹线,造成这种现象的主要原因是岩石自身的横观各向同性;b)圆盘的抗拉强度沿着水平方向自圆心向两侧逐渐降低,表现为非中心起裂的试样抗拉强度较低;c)由于H-B准则是基于试验数据提出的经验准则,因此其计算结果与试验结果误差最小;Griffith准则作为一种针对抗拉强度提出的准则,其计算结果与试验结果误差较小;L-D准则适用于真三轴应力状态,在不考虑中间主应力情况下,其结果偏差较大;M-C准则更多考虑试样的剪切破坏,因此在计算抗拉强度时误差很大。

摘要： 冻土作为一种强流变土工材料,其强度衰减特性是路基工程、桩基工程和人工冻结法施工中病害或失稳的重要诱因,但一直以来缺乏对复杂应力状态下冻土强度包络面衰减特性的实验和理论研究。基于不同围压下冻结路基土强度点处的应力松弛试验,研究了复杂应力状态对冻土强度衰减过程的影响规律,试验确定了p-q应力空间内冻结路基土强度包络面的率相关变化特征,揭示了复杂应力状态下黏聚力和内摩擦角在应力松弛过程中的衰减、退化规律及其机理,最后建立了考虑应力松弛效应的冻土率相关强度理论。

摘要： 对比了Seaman PVDF8028双轴向经编织物膜材和Ferrari 1202T2膜材在0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°下抗拉强度与断裂延伸率的变化规律以及断裂形式,研究了Tsai‑Hill强度准则、Norris强度准则以及Hashin强度准则对2种膜材的适用性;对比了2种膜材在0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°下的偏轴撕裂形式以及撕裂特性,研究了2种膜材的双轴力学特性,以及线性和非线性正交各向异性本构模型对2种膜材本构关系的适用性.研究结果可以为工程设计提供理论参考.

摘要： 以损伤比强度理论为基础,建立了钢纤维混凝土真三轴损伤比强度准则,并根据钢纤维混凝土试验资料,推荐了钢纤维混凝土损伤比变量表达式中的6个经验参数。利用钢纤维混凝土在单轴、双轴和三轴受力状态下的应力-应变曲线试验结果验证了损伤比取值合理性,对比了单轴受拉、单轴受压和双轴等压等典型受力状态下钢纤维混凝土和普通混凝土损伤比变量取值的差异。通过与国内外共104组钢纤维体积率为0.5%~2.5%的钢纤维混凝土三轴强度试验资料的比较,表明六经验参数钢纤维混凝土损伤比强度准则的三维破坏包络面接近已有认识;通过与国内外强度准则比较,表明损伤比强度准则与钢纤维混凝土三轴试验数据有较高的吻合度。对于围压三轴受力状态,提出简化的钢纤维混凝土常规三轴强度准则,并与已有常规三轴强度准则进行比较分析。此外,对于材料处于二轴受力,推荐了简化的损伤比二轴强度准则中的经验参数取值。

摘要： 充填采矿法是矿山开采的重要施工方法,探究尾砂胶结充填体回填采空区后的强度特性具有重要的理论研究和工程实际意义。以铀尾砂胶结充填体为研究对象,研究砂灰比和围压对胶结充填体力学性能的影响。随后基于三种强度理论,以试验数据为基准,对不同砂灰比铀尾砂胶结充填体强度进行预测。结果表明:砂灰比对尾砂胶结充填体的力学特性有较大的影响;砂灰比为4,围压小于4 MPa时,铀尾砂胶结充填体的应力-应变曲线呈应变软化型,砂灰比大于4,铀尾砂胶结充填体的应力-应变曲线呈应变硬化型。黏聚力和内摩擦角随着砂灰比的增大而减小,逐渐趋于平稳,并呈指数下降趋势。Rocker准则公式简单,能精准地预测不同砂灰比条件下铀尾砂胶结充填体的强度。提出考虑砂灰比的铀尾砂胶结充填体的Rocker强度准则,并验证其具有良好的预测效果。研究成果为矿山充填开采提供了有益的参考。

摘要： 为了分析常三轴压缩条件下不同饱和度天然气水合物在不同围压下强度破坏准则的适用性,基于Mohr-Coulomb、Mogi-Coulomb、Hoek-Brown、广义Hoek-Brown和Drucker-Prager准则,结合天然气水合物的应力-应变曲线,进行天然气水合物强度拟合。结果表明,Mogi-Coulomb准则和Drucker-Prager强度准则计算值与实验值平均误差率小于2%,拟合曲线相关系数大于0.99,表明这两种强度准则与实验结果具有较高的一致性,而Hoek-Brown准则拟合曲线相关系数小于0.95,在天然气水合物低围压下并不适用。研究结果可为天然气水合物井壁稳定研究,保障水合物开采安全进行,提供理论参考。

摘要： 为了合理分析定向渗流诱导的非均质冻结壁的力学特性,将冻结壁最迟交圈的位置视为“危险截面”,通过分段等效的方法结合温度特征点的分布规律,得出该截面的温度曲线表达式;根据冻土力学参数与冻结温度的线性关系,将冻结壁视为随温度函数变化的非均质材料;分别基于M-C准则、D-P准则、广义Tresca准则及双剪强度准则,推导得出定向渗流诱导的非均质冻结壁应力计算公式。基于该公式,结合实际冻结方案的设计参数对冻结壁的力学特性进行计算分析。计算结果表明:冻结壁的承载力随着水流速度的增大而减小,当水流速度为5m·d时,基于M-C、D-P、广义Tresca、双剪强度准则计算得出的弹性极限承载力以及塑性极限承载力分别为2.480、2.462、2.741、3.202以及4.349、4.318、4.561、5.779;当地下水流速增加至10m·d时,对应的弹性极限承载力以及塑性极限承载力降低至2.087、2.085、2.203、2.784以及3.700、3.707、3.908、4.939。冻结壁的径向应力随着相对半径r的增大而增大,而环向应力的分布具有明显的区域差异性;在弹性极限状态下,冻结壁的环向应力的最大值出现在靠近冻结壁中间的位置;在塑性极限状态下,冻结壁的环向应力的最大值出现在冻结壁的分区界线(r=1.685)处。

摘要： 为明确FRP桥面板与钢梁之间胶接连接的力学性能,针对不同拉剪组合荷载下胶接连接的力学性能进行了系列试验研究,包括极限破坏荷载、破坏模式、刚度以及强度破坏准则.针对胶接连接的受力特点,通过特制的圆盘加载试验装置,实现了6种不同比例的拉伸和剪切荷载组合.结果表明,在纯剪切荷载下,胶接连接在靠近钢梁位置的胶黏层内发生破坏.在拉伸荷载和四种拉剪组合荷载下,节点的破坏模式为FRP层间破坏与FRP夹心板和胶黏层之间界面破坏的组合.荷载-位移曲线表明,胶黏层内胶体材料分布具有不均匀性,在试验过程中引起了胶接连接的偏心受力及应力重分布.根据矢量分离后的拉应力和剪应力,得到胶接连接的拉剪强度破坏准则.

摘要： 为了研究早龄期再生混凝土的三轴受压变形性能,以侧向围压和时间龄期为变化参数,设计了14个再生混凝土试件,进行常规三轴受压试验研究.试验得到了应力-应变全过程曲线、特征点参数等,分析了侧向围压和时间龄期对再生混凝土峰值应力、峰值应力对应的应变、弹性模量、延性和耗能的影响,并运用库伦-莫尔理论对再生混凝土的强度准则进行探讨.研究结果表明:提高侧向围压值,能有效提高峰值应力对应的应变、弹性模量、延性和耗能能力;龄期越长,三轴受压下再生混凝土峰值应力对应的应变越小,弹性模量越大,延性越好.

摘要： 本文运用断裂刚性节点模型,基于经典梁板理论建立了两种脆性材料界面力学模型,同时运用此模型建立了两种脆性材料界面的强度准则,与原有的纯经验的椭圆形式破坏准则相似,同时为椭圆形式破坏准则提供了理论支持.

摘要： 经典弹塑性理论中的材料强度准则的建立,大多以实验和结合一定的假设而形成.但由于材料类型的多样性,特别是在过去没有认识到材料结构性的影响情况下,人们为了探索适用的材料强度准则,进行了大量的研究工作,提出了大量的强度模型,但都没有从理论上彻底解决这一问题.本文从材料的结构性概念出发,探索了随机均匀分布结构性材料模型下,拉破坏强度准则、剪切强度准则和摩擦型材料强度准则.通过分析可以发现,基于材料结构性概念,完全可以导出与经典弹塑性理论中完全相同形式的强度准则.但其理论基础与导出条件及概念的出发点完全不同,证明了研究材料结构性的复杂材料理论,完全可以涵盖经典弹塑性理论所研究的内容和结论.

摘要： 1980年E.Hoek和E.T.Brown提出了Hoek-Brown(H-B)强度准则,已充分得到岩石力学与工程研究者的认同,并进行研究和应用.首先系统地阐述H-B强度准则研究进展:E.Hoek和E.T.Brown对H-B强度准则的研究成果、三维H-B强度准则、H-B强度准则岩石和岩体参数研究、考虑层状节理的H-B强度准则及其参数的各向异性研究.再对过去30a国内外基于H-B强度准则工程应用的成果进行总结.最后对笔者所开展的H-B强度准则最新研究工作进行介绍:提出一种真正意义上的广义三维H-B强度准则,并采用3种Lode角函数进行屈服面修正,使其可以直接应用于后续本构模型建立和数值软件嵌入;采用三维颗粒流模型进行微观数值建模,对H-B强度准则岩石和岩体参数开展微观研究并建立多尺度联系,为参数的确定提供更加可靠的依据.

摘要： 针对电梯层门复合材料应用,利用有限元法与Tsai-Wu强度准则对其铺层设计进行研究.层门型式试验验证有限元模型有效基础上,取玻璃纤维环氧树脂(E-G)和碳纤维环氧树脂(E-C)材料来对比研究,详细研究了不同复合材料、厚度、筋板数对层门强度影响.研究表明:层门复合材料设计可满足要求;提高复合材料性能、门扇厚度和筋板数目均可有效改善层门强度;门系统能耗与门自重近似线性关系,E-G与E-C材料密度为Q235材料的25.6％和19.1％,同等条件下,降重、降能明显.

摘要： 岩溶问题一直是困扰工程建设的大问题,对工程地基稳定性有着重大影响,目前对于岩溶稳定性评价都是以假定含溶洞地基产生整体破坏为前提,但工程实践中,许多含溶洞地基的破坏往往是由局部破坏进而发展到整体破坏.本文以昆明新机场项目为依托,运用弹塑性理论,分析合溶洞地基的应力状态,通过格里菲斯(Griffith)强度准则对其进行稳定性分析判别,以验证分析评价结果的可靠性和分析不同方法的适宜性,为类似工程对含溶洞地基稳定性分析评价提供参考.

摘要： 钢纤维混凝土(SFRC)是一种主要的工程防护材料,其动态力学性能研究是进行钢纤维混凝土防护结构设计的前提和基础,对其开展相关研究具有重要意义,而中国对SFRC的研究起步晚,基础相对较弱.在参考大量国内外相关文献的基础上,综合介绍了SFRC的本构模型、强度准则、抗侵彻性能、试验技术等方面的研究成果及进展,阐述了我国开展这方面工作亟需解决的问题.

摘要： 页岩储层岩石力学性质对井眼稳定性、储层可压裂性影响极大,进行页岩强度水敏性及变形破坏方面的研究,可以为页岩气钻井和压裂设计提供技术支撑.基于此,对取自四川盆地酉阳地区龙马溪组储层页岩进行不同取心角度的强度水敏性及变形破坏CT扫描实验,并根据实验结果优选了适用于储层页岩的强度准则.结果表明:(1)富有机质页岩在泡水48h后不同取心方向上页岩水化强度及强度参数降低幅度不同,垂直层理面方向强度降低5.96％、黏聚力降低3.8％,平行层理面方向强度降低7.56％、黏聚力降低8.6％,夹角为45°强度降低幅度10.53％、黏聚力降低11％,而内摩擦角在浸泡后变化幅度不大,三个方向上影响幅度都不超过5％.(2)对三个方向岩心施加17MPa围压进行加载实验,并采用CT成像技术对破坏后内部裂缝进行扫描,直观地观察到垂直层理面方向加载,岩心的破坏以单条剪切缝为主,与层理面成45°方向加载,沿层理弱面发生剪切滑移破坏,裂缝面数量和形态单一,平行于层理面方向加载,高角度劈裂缝,纵向贯穿岩心首尾,"V"字形交叉,裂缝延伸到端面后基本平行.三个方向的CT扫描结果表明,在不同方向取心,岩石的破坏形式、裂缝复杂程度和裂纹数量具有较大差异.

摘要： 本文阐述了岩体力学参数研究对实际工程的重要性,简要介绍了国内外几种岩体力学参数的确定方法,指出了广义Hoek-Brown强度准则和有关改进公式的不足,基于扰动参数D的评估值的离散型,引入完整性系数Kv来表征岩体扰动程度,利用对数函数建立了扰动参数D与完整性系数Kv的关系,从而建立修正系数Km、Ks与完整性系数Kv之间的非线性关系,同时又考虑了Km-Kv、Ks-Kv曲线斜率的渐变性质,给出了改进的广义Hoek-Brown公式.以贵州瓮福磷矿岩体力学参数研究为例,分别用提出的改进公式和其他几种方法进行计算,结果表明:所提出的改进公式在确定扰动和未扰动之间的岩体力学参数时与实际更接近.

摘要： 本文基于通用的Hoek-Brown准则,得到Mohr-Columb破坏准则形式表示的隐式函数Hoek-Brown准则,采用三次和四次多项式拟合的方法得到n为0.5及0.65时的近似解.考虑到精度和工程的适用性,最终选用四次多项式进行拟合.

摘要： 本发明公开了一种基于管材塑性失效准则的油气井管柱强度设计方法，包括以下步骤：S1确定油气井井筒各工况下的温度分布；S2选取管材，开展不同温度下的力学实验，获取不同温度下的应力‑应变曲线和管材材料参数；S3拟合材料不同温度下的应变硬化模型参数；S4根据塑性失效准则，选取材料的最大均匀延伸率δ为设计判据；S5考虑安全余量，选取管柱的许用应变[ε]；S6计算管柱材料许用应变对应的许用应力[σ]；S7计算管柱全生命周期内所受外载，判断管柱强度是否满足要求，不满足要求时重复步骤S2‑S7，直到管柱强度满足要求；S8完成强度校核，得到满足需求的管柱。本发明提高了管柱选材经济性、保证了井下管柱安全性、计算简单精度高，具有较好的实用性和可操作性。

摘要： 本发明公开了基于数字钻参数确定Hoek‑Brown准则中常数mi和强度包络线的方法，首先进行数字钻实验，得到数字钻参数，根据Hoek‑Brown准则以及数字钻参数之间的关系得到切削力Ft与推力Fn的关系曲线，计算出钻头前角α和钻头切割面和端面的岩石接触摩擦角θ；计算出压缩区与完整岩石的摩擦角以及岩石的内摩擦角绘制切削力Ft关于推力Fn的关系曲线，得到曲线截距b，计算出Hoek‑Brown准则中常数mi；将θ、截距b代入岩石粘聚力c的方程式中计算出粘聚力c，进而计算出岩石单轴抗压强度UCS；将计算的常数mi、单轴抗压强度UCS代入H‑B准则，进而计算出岩石的三轴抗压强度TCS。本发明解决了现有计算常数mi方法的准确性、科学性、简易性无法保证的问题。

摘要： 本发明提供了一种强度准则驱动的近场动力学模型预测结构破坏的方法，通过建立结构件的强度准则驱动的近场动力学模型，将预测结构件的几何与材料参数及其工况条件输入到所述模型中，即能预测出所述预测结构件从变形到完全破坏的服役周期。该方法可靠性高，适用范围广，计算效率高，能模拟复杂结构并载荷条件下多裂纹萌生和扩展、直至结构完全破坏的过程。

摘要： 本发明实施例提供了一种岩石样本强度准则材料参数的构建方法及设备。所述方法包括：根据岩石样本及层理角度，采用曲线拟合的方式，获取材料参数与围压的关系，根据所述岩石样本及围压，采用曲线拟合的方式，获取材料参数与层理角度的关系；采用自定义的拟合函数，结合所述材料参数与围压的关系以及材料参数与层理角度的关系，获取材料参数与围压及层理角度的关系，构建岩石样本的强度准则材料参数预测值。本发明实施例提供的岩石样本强度准则材料参数的构建方法及设备，可以有效构建岩石样本的强度准则材料参数预测值，并且能够进一步确定岩石样本的强度准则材料参数预测值的准确性，并在此基础上得到改进的H‑B准则。

摘要： 本发明公开一种不同强度准则协同作用下定向井井壁坍塌压力评价方法，包括：利用测录井、钻完井、室内测试资料，确定所钻地层的垂深、地层孔隙压力、上覆岩层压力、最大水平地应力、最小水平地应力和最大水平地应力方位角、岩石内聚力、岩石内摩擦角、岩石泊松比、岩石孔隙度、Biot系数和井壁渗透系数；建立不同岩石强度准则下的坍塌压力计算模型；计算不同岩石强度准则之间的相对重要程度；确定出不同岩石强度准的权重系数；建立不同强度准则协同作用下定向井坍塌压力计算模型。本发明由于引入了权重系数，结合了其他准则的优点，获得了不同强度准则的优势协同作用，在给出合理权重系数的情况下可以更为准确的计算出坍塌压力当量密度值。

摘要： 本发明涉及一种天然气水合物开采技术领域，特别涉及一种开采过程水合物地层强度准则的建立方法。包括以下步骤：对人工制备的含甲烷水合物沉积物试样进行CO2置换实验，并对置换前后的试样进行三轴力学实验，确定其包括破坏强度在内的各项力学参数；基于M‑C强度准则，根据三轴力学实验结果绘制应力莫尔圆，得到试样的内聚力和内摩擦角；利用初始水合物饱和度、置换率参数对内聚力和内摩擦角进行修正，拟合得到修正系数；将建立的考虑CO2置换影响下的强度准则的计算曲线与实验结果进行对比，验证所建立强度准则的准确性。本发明对于CO2置换影响下的天然气水合物储层具有较好的适用性，可为后续的理论研究及工程设计提供帮助。

摘要： 本发明涉及的是层理发育页岩储层井壁坍塌压力的预测方法，具体为：调研现场钻井、测井资料，得到矿区地应力大小及方位、孔隙压力；通过室内实验测试得到不同围压及层理倾角岩心强度，采用“U”型的Pariseau强度准则对强度数据进行拟合；通过坐标变换得到在井眼直角坐标系下地应力及各向异性引起的井周应力，叠加后结合Biot有效应力，得到井眼极坐标下井壁有效应力分量；将井壁不同位置处最大和最小主应力，代入Pariseau准则，通过循环迭代法得到该点坍塌压力，得到井周各点处的坍塌压力后，取其最大值即为该井眼轨迹下的井壁坍塌压力；将不同井眼轨迹的坍塌压力绘制为饼状云图，可依据该图确定最为稳定井眼轨迹及井眼沿不同轨迹下钻进时的安全钻井液密度。

摘要： 本发明涉及建筑材料技术领域，提供了一种纤维增强混凝土动态H‑B强度准则的建立方法。该方法基于胡克‑布朗(H‑B)强度准则，通过分析H‑B强度准则的参数m随应变率及σc随应变率的变化规律，建立考虑应变率效应的HBPRC的动态H‑B强度准则；进一步分析m及σc与HBPRC抗压与抗拉强度之间的关系，最终建立与HBPRC的孔表面积分形维数和BF、PF掺量有关的HBPRC的动态H‑B强度准则；D1和D2分别为HBPRC的毛细孔和气孔的孔表面积分形维数；V1、V2分别代表BF和PF的掺量，单位为％；其拟合结果与试验结果的一致性较高，不仅能够有效表达HBPRC的强度随应变率和围压的变化规律，而且能够有效体现HBPRC的孔表面积分形维数和BF、PF掺量对HBPRC动态力学性能的影响。

摘要： 本发明提供了一种强度准则驱动的近场动力学模型预测结构破坏的方法，通过建立结构件的强度准则驱动的近场动力学模型，将预测结构件的几何与材料参数及其工况条件输入到所述模型中，即能预测出所述预测结构件从变形到完全破坏的服役周期。该方法可靠性高，适用范围广，计算效率高，能模拟复杂结构并载荷条件下多裂纹萌生和扩展、直至结构完全破坏的过程。

摘要： 本发明实施例提供了一种岩石样本强度准则材料参数的构建方法及设备。所述方法包括：根据岩石样本及层理角度，采用曲线拟合的方式，获取材料参数与围压的关系，根据所述岩石样本及围压，采用曲线拟合的方式，获取材料参数与层理角度的关系；采用自定义的拟合函数，结合所述材料参数与围压的关系以及材料参数与层理角度的关系，获取材料参数与围压及层理角度的关系，构建岩石样本的强度准则材料参数预测值。本发明实施例提供的岩石样本强度准则材料参数的构建方法及设备，可以有效构建岩石样本的强度准则材料参数预测值，并且能够进一步确定岩石样本的强度准则材料参数预测值的准确性，并在此基础上得到改进的H‑B准则。