损伤演化

摘要： 为研究地应力作用下岩石爆破破岩机理,基于RHT本构建立岩石四孔掏槽爆破模型,对不同地应力条件下掏槽爆破岩石损伤裂纹的演化规律和炮孔周围应力场动态变化过程进行数值模拟研究。结果表明:地应力抑制了掏槽爆破损伤裂纹的扩展,随着地应力的增大,掏槽损伤区域减小,切向拉应力峰值降低;侧压系数的变化体现了爆破损伤裂纹扩展的各向异性,损伤裂纹扩展趋向最大地应力方向;设置空孔能够对爆炸应力波产生导向作用,促进炮孔间损伤裂纹的贯穿和发育,改善掏槽爆破破岩效果。

摘要： LaPO_(4)界面作为在Al_(2)O_(3f)/Al_(2)O_(3)复合材料体系中应用最为广泛的弱界面收到了广泛研究,制备了LaPO_(4)@Al_(2)O_(3f)/Al_(2)O_(3)复合材料和Al_(2)O_(3f)/Al_(2)O_(3)复合材料,根据现实尺寸,在有限元软件ABAQUS中进行建模,编写了以三维Hashin准则作为失效准则的渐进损伤模型和连续损伤模型,研究LaPO_(4)界面的加入对Al_(2)O_(3f)/Al_(2)O_(3)复合材料损伤演化的影响。

摘要： 针对寒区煤矿巷道工程出现的冻融灾害问题,以冻融煤矿砂岩CT图像为研究对象,采用中值滤波和直方图均衡化等技术对图像进行处理。结合分形理论,研究分形维数随冻融次数的变化规律,分析冻融作用下煤矿砂岩的细观损伤演化规律。结果表明:通过对CT图像进行中值滤波和均衡化等预处理,可以有效降低图像噪声,提高图像分辨率;随着冻融次数的增加,不同截面的CT图像分形维数均呈现降低趋势,且不同冻融次数下的分形维数曲线具有相同的波动形式;冻融损伤可分为孔隙率增加导致的有效面积损伤和孔隙空间分布变化引起的结构性损伤,两者的耦合作用共同导致岩石性能的劣化。从细观角度出发,研究冻融作用下煤矿砂岩的损伤演化规律,为分形理论在岩石损伤方面的应用提供思路。

摘要： 声发射技术可以评估混凝土的损伤演化过程。为合理描述混凝土的受压损伤演化过程,开展了轴压和偏压状态下混凝土损伤全过程的声发射试验,分析了轴压和偏压状态下混凝土损伤全过程声发射特征参数的演化规律,进而合理遴选了描述混凝土损伤演化过程的声发射特征参数,揭示了混凝土应力-应变曲线特征点与声发射特征参数特征点之间的对应关系。分析表明:振铃计数、持续时间、幅值、信号强度和平均频率可以较好地表征轴压与偏压状态下混凝土损伤的演化规律;混凝土试件受压破坏过程中声发射特征参数特征点与应力-应变曲线特征点之间具有高度的相关性,其中声发射特征参数特征点中的第一个分界点对应于应力-应变曲线弹性阶段的起点,第二个分界点对应于应力-应变曲线的峰值应力点,信号强度的最大突变点对应于应力-应变曲线的开裂点。

摘要： 为解决砂质页岩条件下,地层复杂力学行为和变形演变过程引发的围岩大变形和结构失稳问题,有待进一步认识砂质页岩的应力应变过程、变形特点以及支护结构承载机理。以桃子溪隧道工程为研究背景,结合砂质页岩的工程地质特点,基于能量耗散、释放原理,采用室内三轴试验方法分析其应力应变损伤演化过程,并采用现场实测手段分析砂质页岩的变形时空特征以及支护结构的应力变化过程。结果表明,砂质页岩的应力应变损伤演化过程大致经历了4个阶段,在第Ⅲ阶段的损伤速度呈非线性增加;受地层产状、围岩各向异性等因素影响,支护结构体系的受力和围岩的变形特征在空间分布上均呈现为非对称性;在时间分布上,砂质围岩隧道的力学行为特征和围岩变形具有收敛时间长的特点。

摘要： 为研究酸雨腐蚀后RC框架节点的抗震性能,采用人工气候法模拟酸雨环境,对8榀RC梁柱节点试件进行加速腐蚀试验,而后进行拟静力试验,观察酸雨腐蚀后试件表观现象,并分析腐蚀循环次数、轴压比及硫酸根离子浓度对节点与其核心区破坏特征、滞回性能、剪切性能、受剪承载力等的影响.在此基础上,引入损伤指数,并确定损伤模型参数取值,进而定量化揭示节点试件在加载过程中的损伤演化规律.试验与分析结果表明:酸雨腐蚀虽会使试件发生骨料外露、结晶析出、蚀洞形成等现象,但腐蚀后试件的核心区最大剪力仍小于现行规范计算的抗震受剪承载力阈值;随着腐蚀循环次数与硫酸根离子浓度的增加,试件梁端弯曲裂缝与核心区剪切裂缝出现较早且发展较快,节点承载能力、变形能力与耗能能力均逐渐减小,而核心区剪切占比与损伤发展速率则不断变大;具有较大轴压比的试件,节点承载能力相对较大,但变形能力较差,核心区剪切占比及损伤发展速率较大.

摘要： 纳米纤维素作为一种低成本的可再生资源,在复合材料的增强改性中显示出独特的优势。本文使用纳米纤维素对碳纤维复合材料进行辅助增强,在弯曲加载下开展声发射监测实验。基于k-means方法确定不同损伤模式的特征频率范围和累积声发射能量,并采用扫描电镜对增强后复合材料的界面强度进行表征。结果表明:纳米纤维素增强后复合材料的损伤起始得到延缓,损伤演化过程中出现较少的声发射信号;且断裂时声发射信号的能量显著下降,基体开裂和纤维/基体脱黏的累积声发射能量分别减少了78.1%和87.6%。扫描电镜结果表明:纳米纤维素提高了纤维/基体界面的结合强度,改善了复合材料的界面性能,从而提高了其抗弯强度。

摘要： 采用三维数字图像相关方法(3D-DIC)对不同玄武岩纤维(BF)体积分数的玄武岩纤维-活性粉末混凝土(BF-RPC)进行单轴压缩破坏过程观测,分析破坏过程中BF-RPC裂纹扩展过程、损伤规律和破坏模式.结果表明:BF-RPC破坏过程可分为原生裂纹闭合、弹性变形、裂纹稳定扩展和裂纹加速扩展4个阶段;BF-RPC的损伤在扩容应变前较小且增长平缓,在扩容应变后迅速增长,在峰值破坏时随BF体积分数的增大而增大;BF体积分数影响BF-RPC的破坏模式,未掺入BF的活性粉末混凝土破坏模式为拉伸破坏,BF体积分数为0.5%和1.0%时,BF-RPC破坏模式均为拉剪破坏,BF体积分数为1.5%时,BF-RPC破坏模式为剪切破坏.

摘要： 针对全混凝土液化天然气储罐面临的超低温冻融循环问题,自主设计了一种高强耐低温混凝土(LHC);对不同超低温冻融循环次数下LHC和C60混凝土进行了单轴和三轴压缩试验.结果表明:LHC和C60混凝土强度均随循环次数增加而降低,且相同超低温冻融循环次数下,LHC的强度均高于C60混凝土;利用Weibull分布,以弹性模量作为损伤变量,得出了单轴和三轴应力状态下损伤演化速度和最终损伤度随超低温冻融循环次数的变化规律;通过压汞(MIP)和核磁共振(NMR)试验,分析了不同状态下LHC和C60混凝土孔隙特性的变化规律,证明了孔隙水是影响混凝土抗超低温冻融循环能力的重要因素,并从微观上解释了LHC具有更好抗超低温冻融循环能力的机理.

摘要： 本文研发了一种新型智能土工合成材料,即传感型土工带(SEGB),用以改善岩土结构的健康监测。一方面,SEGB作为导电聚合物,其电阻可以随着形变而有规律地变化,可以用作变形监测传感器。另一方面,SEGB是一种土工带,可以作为筋材来加强土工结构。为了研究其在不同使用温度下的长期力学性能,对其在−20°C~40°C的服役温度范围内进行应力松弛试验。结果表明,SEGB的应力松弛最终会稳定在一定的应力水平上,而不是下降到零。此外,应力松弛的过程伴随着损伤的演化。基于这一现象,建立了反映SEGB本构关系的三元件物理模型,以及涉及损伤演化、温度和初始应变在内的应力松弛模型。应力松弛模型可以用来描述SEGB在不同服役温度下含损伤的应力松弛过程。

摘要： 通过拉伸试验与有限元模拟结合的反算法确定了3A21-O铝合金GTN模型的关键参数。在此基础上,建立了耦合GTN细观损伤模型的3A21-O铝合金筒形件旋压模型。模拟结果与试验结果吻合良好,表明GTN细观损伤模型能够较好地预测3A21-O铝合金筒形件旋压过程中的损伤演化与破裂过程。采用该模型,分析了筒形件的应力三轴度、最大主应力以及空洞体积分数的分布与变化规律,揭示了筒形件旋压过程中损伤累积与破裂的规律。结果表明:旋压过程中损伤的累积主要发生在材料隆起区域;筒形件损伤累积区域外表面的空洞体积分数更高;当空洞体积分数超过临界值后,容易在材料隆起处形成由外表面到内表面的裂纹。

摘要： 在对解剖后的234吨2.25Cr1Mo0.25V钢锭内夹杂物进行检测的基础上,根据夹杂物的尺寸及其在钢锭内的分布状况建立有限元分析模型,采用宏、细观联合模拟方法研究镦粗过程中大型钢锭内夹杂物分布对基体损伤演化的影响.结果表明当镦粗压下率ε≤30％时,心部夹杂引起的损伤最严重;当ε＞30％时,位于宏观剪切带上的夹杂引起的损伤较严重,随变形进行高危损伤区呈现明显的集中化.至镦粗结束时,损伤最有可能出现在坯料心部的一个片状区域内以及由宏观剪切带组成的锥面上.

摘要： 能量变化是材料各参数变化的本质特征.通过颗粒流模拟岩石单轴压缩试验,从细观力学角度分析能量转化、裂纹扩展及损伤演化规律.颗粒流利用细观颗粒的运动克服了宏观力学理论不易实现试件多裂纹破坏形态的缺点,以此研究能量变化更加合理.应力应变各阶段能量与微裂纹及损伤存在着相互对应的发展关系.通过3种工况论证了宏细观力学参数对应关系,采用最小二乘法拟合得出微裂纹与轴向应变呈幂次函数关系.采用割线模量定义损伤变量,取模量加速下降处(对应裂纹加速扩展)为损伤门槛,对应损伤阈值为0.158.3种工况下微裂纹数量与损伤呈线性发展关系,为损伤演化的深入研究提供参考.

摘要： 复合固体推进剂本构模型的研究是分析贴壁浇注式固体火箭发动机装药结构完整性的重要基础.从微观角度看,复合固体推进剂由大量不同大小的固体颗粒(例如AP颗粒,RDX颗粒和Al颗粒)嵌入基质中,基质和固体颗粒通过粘合剂彼此结合.因此,本文通过考虑复合固体推进剂中颗粒大小和颗粒-基质界面失效强度的差异的分布情况,假设在外部载荷下固体推进剂的损伤演化服从Weibull分布函数和幂律分布函数,建立了含损伤的粘弹性本构模型,通过文献中HTPB推进剂在高温(323K)、常温(293K)和低温(233K)下的实验数据对模型的准确性进行了验证,并对两种统计模型预测的准确性进行对比.结果表明:两种分布函数都能够描述HTPB推进剂在不同实验条件下的应力-应变关系,本构模型预测的最大应力误差基本都小于20％,但是基于Weibull分布函数的本构模型稳定性更好.

摘要： 纳米晶体材料由于其特殊的微观结构使得其具有常规粗晶材料所不具备的一系列优异的力学性能,如较高的屈服强度、硬度及良好的耐磨性能.然而其特殊的微观结构和变形机理也使得材料内部的损伤演化过程与常规粗晶材料有很大不同.本文在充分理解常规粗晶材料中损伤演化过程以及纳米晶体材料变形机理的基础上以铜基纳米晶镍涂层为研究对象,在室温下对涂层进行了拉伸力学性能测试及划痕测试,利用3D数字图像相关法及场发射扫描电镜分析了纳米晶镍涂层试样拉伸过程中涂层的断裂机理及涂层和基体界面失效的情况.研究结果表明:随应变率的增加,试样的延伸率和强度增大.纳米晶镍涂层的断裂主要是由于纳米晶镍涂层中位于界面附近的纳米尺度的晶界裂纹的萌生,并沿着晶界不断地向涂层表面扩展引起的.此外,通过划痕测试得到了纳米晶镍涂层和基体发生失效时的临界应力及失效方式.

摘要： 为了探究泡沫混凝土的单轴压缩下的内部损伤演变规律,对2种不同密度的泡沫混凝土试样进行了单轴受压试验,并利用声发射技术对试验全过程进行了动态监测,获得了表征泡沫混凝土损伤演化过程的典型声发射事件累计数曲线、声发射事件率、能率曲线以及事件定位演化图.结果显示:不同密度泡沫混凝土都要经历压密阶段、弹性阶段、塑性阶段以及峰后破坏阶段.塑性阶段之前声发射事件累计、事件率和能率值都相对很低,而在峰后破坏阶段事件累计、事件率以及能率都急剧增加,且声发射事件率和能率峰值相比应力峰值在时间上具有滞后性.峰值过后2种泡沫混凝土都具有一定的残余强度,继续加载时不断产生新的裂纹,表现为较多的小能率事件发生.破坏模式分析表明裂纹主要是从泡沫混凝土两端产生、发展并最终贯通整个试样,属于典型的张拉破坏.

摘要： 复合材料夹层结构通常是由两个强度/刚度较大的薄面板和中间轻质的芯层粘接组成.在工程应用中,夹层结构的上下面板,由于强度高、模量大,主要承受面内拉压载荷,而中间的轻质芯材主要承受剪切载荷.复合材料波纹夹层结构因具有比强度高、比刚度大、吸能性能优良等特点,已广泛应用于航空航天、汽车、船舶与海洋工程等领域.本文结合碳纤维复合材料面板和金属波纹芯层制备了混合型的复合材料波纹夹芯结构.首先通过实验研究了不同冲击能量对冲击力、吸收能量及破坏模式的影响;其次采用三点弯曲实验研究了波纹夹层结构损伤后的剩余承载能力,接着基于应变形式的Hashin血准则和Yeh分层准则开发了自定义材料VUMAT,模拟复合材料的损伤演化过程.最后,将实验和计算结果进行对比分析,验证了仿真结果的有效性.

摘要： 考虑风化作用对花岗岩力学特性产生的影响.采取弱风化、中风化及强风化的花岗岩进行单轴压缩力学劣化特性试验研究.结果表明风化作用对花岗岩力学特性有重要影响,会造成弹性参数不同程度劣化.其中抗压强度和弹性模量随风化作用加强可大幅度降低,强风化花岗岩较弱风化时抗压强度和弹性模量分别降低到30％和50％,而泊松比呈增大趋势且可以增加至弱风化时的1.15倍.受不同风化作用的花岗岩破坏模式均为拉剪破坏,但宏观表现略有不同.根据损伤理论描述了风化花岗岩的损伤演化过程,得出风化花岗岩的相对损伤变量.该结论对指导管线穿越河床工程岩体力学及路基土工程提供了一定的参考价值.

摘要： 为研究热-水-力耦合作用对岩石变形特性的影响,利用岩石THM耦合试验系统,对高温热处理后的岩石试样开展高孔隙水压力作用下三轴压缩试验,研究了热处理北山花岗岩在水-力耦合作用下的应力-应变曲线、力学特性、破坏特征以及损伤演化过程.研究结果表明,不同孔隙水压力作用下的σ1-ε1曲线在微裂隙压密和线弹性变形阶段基本重合,轴压增大到裂纹扩展阶段σ1-ε1曲线开始明显偏离,孔隙水压力越大,σ1-ε1曲线向ε1轴偏离得越快,试样的峰值强度越低,峰值轴向应变越小,剪切破坏面倾角越陡,损伤演化的速度越快.研究成果表明:孔隙水压力对岩石损伤破坏的影响主要表现在加速岩石从裂纹不稳定扩展到宏观失稳的过程.

摘要： 高速铣削已成为汽车覆盖件淬硬钢模具的主流加工技术,但是在淬硬钢高速铣削加工的表面状态对服役性能影响规律、高速铣削条件与表面服役性能映射规律等方面研究还比较薄弱,表面完整性的评价指标与控制方法不够完善.项目旨在研究高速铣削条件-表面细观结构-表面服役性能三者之间的映射规律,为提高汽车覆盖件淬硬钢模具的高速铣削技术水平、服役性能与寿命提供依据.

摘要： 本发明公开了一种蠕变损伤及变形随时间演化行为的预测方法，包括以下步骤：通过材料高温拉伸试验，得到抗拉强度σb；通过高温蠕变试验，获得对应的蠕变应变曲线、最小蠕变速率以及蠕变寿命tf；得到不同温度对应的阈值应力σth；建立抗拉强度σb以及阈值应力σth与温度T之间的函数关系；分别建立基于阈值应力σth和抗拉强度σb的最小蠕变速率及蠕变寿命tf预测公式；建立蠕变损伤本构模型，蠕变损伤本构模型包括应变速率公式和损伤速率公式；通过求解应变速率公式，得到应变变形随时间的演化行为；通过求解损伤速率公式，得到损伤随时间的演化行为。本发明克服了传统蠕变损伤本构模型难以外推的缺点，可实现准确的外推，预测精度高。

摘要： 本发明提供一种不同孔径煤岩体在单轴加载下特征时频损伤演化分析方法，通过对不同孔径的煤岩体待测试块进行应力加载破坏试验，采集煤岩体待测试块在试验过程中的声发射信号，并根据声发射信号的能量贡献率对声发射信号进行筛选，然后根据筛选后的信号在应力应变曲线中选取煤岩体迅速破裂阶段，并对其进行时频分析，从而确定煤岩体上通孔的孔径大小对煤岩体破裂程度的影响情况，能够确定单轴加载作用下不同孔径煤岩体内部迅速破裂阶段损伤破坏模式的规律，为煤炭开采过程提供数据支撑，从而实现对应力集中部分进行有效的疏导卸压。

摘要： 本发明提供了一种深部硬岩损伤演化本构模型建立方法，首先建立考虑残余应力特征的深部岩石损伤本构模型，基于建立的考虑残余应力特征的深部岩石损伤本构模型，引入反映应力跌落速率的修正系数，构建考虑应力跌落速率与应力跌落幅度的损伤本构模型；基于构建的考虑应力跌落速率与应力跌落幅度的损伤本构模型，推导损伤本构模型参数的理论公式；进行深部硬岩力学试验，对损伤本构模型进行验证。本发明提供的深部硬岩损伤演化本构模型建立方法，建立的模型可以准确反映出深部硬岩在应变软化阶段表现出来的应力跌落速率快、幅度大的特征，对模型进行分析，可以得到Weibull参数、修正系数对于理论曲线形态特征的影响规律。

摘要： 本发明公开了一种获得砂岩冻融作用下宏细观损伤演化规律的方法，对砂岩试件进行二维纵向断层CT扫描及单轴压缩试验，获得多组CT扫描图像及砂岩试件的宏观物理参数；获得二值化处理后的CT图像；对每组二值化处理后的CT图像进行唯象理论分析及三维重构，获得所述砂岩试件的二维孔隙结构演化图及三维数字岩心；获得所述砂岩试件的细观结构参数；根据所述砂岩试件的二维孔隙结构演化图及三维数字岩心获得砂岩试件的宏细观损伤演化规律；获得冻融损伤演化曲线；根据所述砂岩试件的宏细观损伤演化规律和冻融损伤演化曲线，确定样品采取区域内冻融环境下岩石承载或支护结构的寿命预测及材料稳定程度。

摘要： 本发明公开一种高温合金应力及损伤演化方法、装置、存储介质及电子设备，属于冶金技术领域。该方法包括：获取不同预处理程度的试验件的蠕变曲线；获取不同预处理程度的试验件的基体‑氧化热影响层的有限元模型；根据蠕变协变形理论，得到试验件的氧化‑蠕变损伤本构模型；将编入有氧化‑蠕变损伤本构模型的子程序植入到有限元软件；结合蠕变曲线和有限元模型在有限元软件进行计算，得到氧化‑蠕变损伤本构模型的参数；根据氧化‑蠕变损伤本构模型的参数，得到对应的试验件的应力及损伤演化分析结论。该装置、存储介质及电子设备能够实现该方法。其能够确定氧化对高温合金蠕变性能的作用效果，揭示氧化热影响层和基体层的失效机理差异。

摘要： 一种构建损伤本构模型分析易泥化矿岩损伤演化的方法，包括制作矿岩试件，对矿岩试件分别进行单轴压缩下的声发射试验，并获得各矿岩试件的位移、载荷和声发射参数数值；计算并分析易泥化矿岩单轴压缩下的特征应力，揭示易泥化矿岩单轴压缩下的声发射参数演化特征，定义易泥化矿岩不同特征应力阶段的损伤变量，构建易泥化矿岩应力‑应变全过程的损伤本构模型。本发明的方法能准确、全面地对易泥化矿岩单轴压缩下的强度演化特征定量分析，实时监测易泥化矿岩损伤演化特征、损伤程度，为维持矿山地下采空区稳定性提供参考依据。

摘要： 本发明公开一种高温合金应力及损伤演化方法、装置、存储介质及电子设备，属于冶金技术领域。该方法包括：获取不同预处理程度的试验件的蠕变曲线；获取不同预处理程度的试验件的基体‑氧化热影响层的有限元模型；根据蠕变协变形理论，得到试验件的氧化‑蠕变损伤本构模型；将编入有氧化‑蠕变损伤本构模型的子程序植入到有限元软件；结合蠕变曲线和有限元模型在有限元软件进行计算，得到氧化‑蠕变损伤本构模型的参数；根据氧化‑蠕变损伤本构模型的参数，得到对应的试验件的应力及损伤演化分析结论。该装置、存储介质及电子设备能够实现该方法。其能够确定氧化对高温合金蠕变性能的作用效果，揭示氧化热影响层和基体层的失效机理差异。

摘要： 本发明属于无损检测技术领域，涉及一种水下混凝土结构腐蚀损伤演化评价方法，包括以下步骤：对浸泡在水中的混凝土梁试件实施时间反转试验获取损伤因子DI0，对完全浸泡的混凝土立方块试件实施单轴压缩试验获取抗压强度和弹性模量将混凝土梁试件和混凝土立方块试件浸没在盐酸溶液中，分别在第10、20和30天，对浸泡在盐酸溶液中的混凝土梁试件实施时间反转试验获取损伤因子DI′，对混凝土立方块试件实施单轴压缩试验，获取抗压强度Fcp′和弹性模量Ec′；利用上述计算结果分别求取腐蚀指标CI、抗压强度损失率LRF、弹性模量损失率LRE、腐蚀指标和抗压强度损失率的误差δCF、腐蚀指标和弹性模量损失率的误差δCE，实现在不破坏水下混凝土结构的情况下对其腐蚀演化过程评价。

摘要： 本发明提供了一种基于内嵌损伤演化机理的齿轮故障预测方法，包括：采集齿轮的振动加速度数据；设置齿轮故障的状态变量，基于所述振动加速度数据与所述状态变量构建齿轮故障预测模型；基于所述振动加速度数据对所述齿轮故障预测模型进行训练；基于训练后的所述齿轮故障预测模型，预测齿轮故障的演化。本发明能够实现齿轮动力学与故障的准确预测。

摘要： 本发明公开了一种基于细观裂纹扩展演化的岩石损伤本构模型构建方法，包括以下步骤：基于静力平衡关系、几何损伤理论构建初始岩石损伤本构模型；基于裂纹长度，获得岩石裂纹扩展损伤变量；基于断裂力学，获得裂纹扩展损伤微元体的强度；基于所述初始岩石损伤本构模型、岩石裂纹扩展损伤变量、裂纹扩展损伤微元体的强度，构建目标岩石损伤本构模型。本发明利用生物阻滞增长模型表征裂纹扩展长度演化，基于几何损伤理论，以裂纹扩展长度定义岩石损伤，建立了岩石损伤本构模型，该模型能较好反映岩石裂纹扩展的力学行为，为岩石裂纹扩展损伤演化定量研究提供了新的思路。